El Laboratorio de Péptidos y Proteínas ubicado en el Centro de Investigación Príncipe Felipe y puesto en marcha de forma conjunta entre el CIPF y el CSIC, ha participado en la identificación de un mecanismo implicado en la regulación de la muerte celular. Un importante avance en la búsqueda de fármacos y terapias más eficaces para el tratamiento de enfermedades como el cáncer.
El estudio se ha publicado en un artículo en la revista Nature Structural and Molecular Biology, y se ha llevado a cabo dentro de un proyecto del Centro de Biotecnología de la Universidad de Dresden (Alemania) que ha contado con la colaboración del Laboratorio del CIPF-CSIC.
El hallazgo consiste en la identificación de un importante mecanismo implicado en la regulación de un proceso conocido como “apoptosis” o muerte celular programada. Los investigadores han descubierto que la inhibición de las llamadas “proteínas de la muerte”, reguladoras de este proceso, tiene lugar principalmente en la membrana de la mitocondria.
La importancia del estudio
A diario, en el organismo de cualquier ser vivo mueren de forma silenciosa unos diez mil millones de células, en un proceso normal de recambio programado y preciso. La apoptosis o muerte celular constituye por tanto un proceso crucial para el mantenimiento de la normalidad celular en cualquier organismo, y es una especie de mecanismo responsable del equilibrio entre la vida y la muerte de las células. Como garante de este balance, su alteración está implicada en distintas enfermedades.
De hecho, la apoptosis tiene lugar en todos los organismos complejos, y supone una especie de programa activo de control necesario para la supervivencia, por ejemplo, para el control del tamaño de los órganos. Por el contrario, el crecimiento incontrolado de algunos tejidos es lo que ocurre en el cáncer.
Por estas razones, uno de los objetivos prioritarios de la investigación del cáncer es la inducción de apoptosis en células tumorales, algunas resistentes a tratamientos de quimioterapia. Enrique Pérez Payá, responsable del Laboratorio de Péptidos y Proteínas del CIPF- CSIC y uno de los autores del artículo, afirma que con esta investigación “se ha intentado indagar en el mecanismo molecular y aproximarse a él para entenderlo, como primer paso para desarrollar fármacos en base al mismo en un futuro”.
Un estudio dirigido al descubrimiento de fármacos más eficaces
Una de las familias de proteínas más importantes para el mantenimiento del equilibrio en el mecanismo molecular de la apoptosis son las denominadas proteínas “Bcl”. Dentro de este grupo de proteínas existen algunas “pro-apoptóticas” (que inducen la muerte celular), y otras anti-apoptóticas (que inhiben la muerte celular). Hasta el momento, los estudios científicos no han podido dilucidar con claridad el complejo mecanismo de acción de estas proteínas, ubicadas a veces en el citoplasma (parte de la célula comprendida entre la membrana y el núcleo); y trasladadas en otras ocasiones a la membrana externa de la mitocondria (orgánulo responsable de proporcionar energía a la célula).
Con el propósito de estudiar el mecanismo de acción de estas proteínas, la Dra Ana García-Sanz -autora principal del artículo-, del Centro de Biotecnología de la Universidad de Dresden, utilizó una variante de correlación cruzada de espectroscopía de fluorescencia, (una nueva técnica biofísica mediante la cual se pueden observar dos moléculas distintas al mismo tiempo en un mismo foco).
Entre las aportaciones al proyecto, el CIPF ha contribuido en el diseño, preparación y purificación de las proteínas y péptidos necesarios para el estudio. “Se seleccionaron dos proteínas interesantes, una de ellas pro-apoptótica llamada “tBid” y otra de ellas anti-apoptótica, denominada “Bcl-xL”, y por medio de distintas técnicas se dispusieron para la investigación”, explica Pérez Payá.
En los resultados del estudio, los científicos han comprobado que la interacción entre las proteínas que inducen y las que inhiben la muerte celular no es la misma cuando se encuentran en disolución (en el citosol de la célula) que cuando se analiza en modelos de membrana mitocondrial.
Estos resultados abren nuevas posibilidades para el desarrollo de nuevos medicamentos que bloquean la proteína “Bcl-xL” en la membrana, y supone la localización de una nueva diana molecular para el desarrollo de fármacos. Según los investigadores Pérez Payá y García-Sáez, “la conclusión es que en un futuro habrá que centrarse en el desarrollo de fármacos más dirigidos que rompan los complejos de estas proteínas cuando estén insertadas en la membrana mitocondrial, con el objetivo de aumentar su efectividad”.
El papel de la membrana mitocondrial en la investigación de las proteínas relacionadas con la muerte celular no se había estudiado en profundidad en anteriores investigaciones. Así, el artículo publicado aporta nuevos datos sobre la interacción de estas proteínas en la membrana.
Un logro en la investigación biomédica
Los investigadores coinciden en que la apoptosis participa en los procesos patológicos que caracterizan distintas enfermedades. En el cáncer, por ejemplo, la investigación se centra en el afán de inducir apoptosis, ya que las conocidas como células tumorales paralizan o bloquean el proceso, y se aseguran su propia viabilidad deteniendo la muerte celular y proliferando de forma descontrolada.
En otras patologías, como las enfermedades neurodegenerativas, el propósito de los estudios se dirige a inhibir el proceso de apoptosis que tiene lugar de manera desproporcionada, de forma que muchas células mueren, y como consecuencia distintos tejidos se degradan progresivamente.
Por su implicación todas estas dolencias, el estudio en el que ha colaborado el CIPF es de gran importancia para la investigación biomédica, y sobre todo para la finalidad última de trasladar los resultados a la práctica clínica, en la que los pacientes podrían beneficiarse de potenciales tratamientos.
En posteriores estudios, este equipo de científicos plantea comprobar la eficacia de distintos inhibidores de proteínas que regulan la muerte celular, y que actúan en la membrana; y correlacionar los resultados con los obtenidos en estudios de otros fármacos cuya eficacia está siendo ya evaluada en ensayos clínicos.
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