El premio de este año fue para los bioquímicos israelíes Aaron Ciechanover y Abraham Hershko y el norteamericano Irwin Rose. Los tres investigadores fueron recompensados por haber descubierto a comienzos de los años 80 el mecanismo que tiene la célula para deshacerse de las proteínas falladas. A la luz de sus hallazgos se han podido explicar distintos procesos biológicos como el ciclo celular, la transcripción genética, la reparación del DNA asi como el origen de ciertas enfermedades como la fibrosis quística.

Por Ana María Pertierra

Hace más de dos décadas dos científicos israelíes y uno norteamericano lograron averiguar cómo hace la célula para deshacerse de las proteínas que ya cumplieron con su función o que tienen fallas.
“A través del descubrimiento de este proceso regulador, Ciechanover, Hershko y Rose permitieron entender en el nivel molecular cómo la célula controla un número de procesos bioquímicos importantísimos, tales como el ciclo celular, la reparación del ADN, la transcripción genética y el control de calidad de las proteínas recién producidas”, afirmó en su comunicado la academia sueca.
Los científicos trabajaron juntos en el Fox Chase Cancer Center de Filadelfia, y a principios de los años 80 describieron en dos trabajos publicados en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences el ingenioso sistema por el que la célula se deshace de las proteínas que no le sirven : les adhiere una pequeña proteína llamada ubiquitina y de ese modo las envía al proteasoma, un a especie “tacho de basura” donde son degradadas en aminoácidos que luego son reutilizados.
La ubiquitina es un polipéptido de 76 aminoácidos y toma dicho nombre por que es muy ubicua. El proteasoma vendría a ser una especie de “triturador de basura” que la célula tiene en distintos lugares del citosol y alli van a parar las proteínas marcadas con ubiquitina para ser degradadas.
Los investigadores laureados descubrieron la cascada enzimática que hace posible dicha señalización y demostraron que requiere energía en forma de ATP.
Víctor Romanosky, doctor en bioquímica, profesor titular del área de química biológica y biología molecular de la Facultad de Ciencias Exactas de la Universidad de La Plata e investigador del Conicet, en diálogo con Faba-Informa explicó que “el mecanismo descripto para la degradación de las proteínas falladas o mal plegadas denominado ubiquitinilación consiste en una serie de tres pasos enzimáticos que transfieren la ubiquitina a la proteína fallada. Esta secuencia se repite hasta que la proteína lleve pegada una cadenita de por lo menos seis moléculas de ubiquitina, lo que se conoce como poliubiquitinilación. Esta marca identifica a la proteína como fallada y es reconocida por el sistema de destrucción que la degrada totalmente en aminoácidos”. El proteasoma -agregó Romanowski- tiene la forma de un barril con dos embudos. Por uno de ellos entran los polipéptidos mal plegados y por el otro salen los aminoácidos. Para que la proteína ingrese al proteasoma debe estar medio desplegada, proceso que también consume energía.

Un mecanismo regulatorio

Entre algunos de los procesos que se han podido explicar a partir de la degradación proteica por la ubiquitina se encuentra la regulación de la expresión genética. Si bien el proceso es complejo y en él participan una serie de señales que vienen del exterior a partir de los receptores, en el interior de la célula hay moléculas que toman la señal cambiando de conformación o fosforilándose y trasmiten esos cambios a través de una cascada de reacciones que concluyen con la fosforilación de algún inhibidor que de ese modo se convierte en blanco de la ubiquitina, se degrada y deja de actuar.
Hay enfermedades -ejemplificó Romanowski- en las que es la ubiquitina la que ejecuta la falla . Es el caso de la fibrosis quística- agregó-. La mayoría de los enfermos tienen un aminoácido cambiado en la proteína del canal de cloruros. Ese aminoácido distinto le confiere una configuración diferente que lo convierte en blanco de la ubiquitinilación. Entonces -concluyó- desaparecen los canales de cloruro mal plegados porque van a parar al proteasoma.
Como todo laboratorio, la célula, productora de proteínas también tiene implementado su control de calidad. “En la síntesis de proteínas un 30 % de la fabricación sale con fallas, se incorpora algún aminoácido incorrectamente que es la causa de un mal plegamiento”, explicó el científico. Esa cantidad de proteínas se elimina por este sistema que “no es gratuito” sino que implica un gasto de energía para la célula.
Otros procesos biológicos que pueden explicarse por acción de la ubiquitina son la respuesta del sistema inmune en las células presentadoras de antígenos y el cáncer por degradación de la proteína P53 que desencadena una proliferación celular descontrolada.
Este mecanismo está ampliamente difundido y no es exclusivo de los mamíferos. Está presente en todos los eucariotes para mantener el equilibrio ecológico. Por ejemplo, las plantas no se pueden autopolinizar porque mediante el sistema de la ubiquitina se destruyen algunas proteínas del polen. “La autopolinización conspiraría contra la biodiversidad genética ya que la homogeinización genética para una especie es indeseable porque la hace más vulnerable”, comentó Romanowski.