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Tráfico dentro de las células

Ganadores del Premio Nobel por sus descubrimientos sobre el tráfico vesicular en las células. Diseño: Bárbara Castrejón.

22-10-2013

Por María Luisa Santillán, DGDC-UNAM




Hace unos días, los investigadoresRandy W. Schekman, James E. Rothman y Thomas C. Südhof, resultaron ganadores del máximo galardón en el mundo de la ciencia: el Premio Nobel 2013 en la categoría de Medicina, “por sus descubrimientos relativos a la maquinaria que regula el tráfico intracelular, un importante sistema de transporte en nuestras células”, tal como lo indicó el Comité del Nobel, distinción otorgada por el Instituto Karolinska de Estocolmo.

Leer o escuchar sobre tráfico vesicular puede no ser común, sin embargo, este mecanismo que se produce en las células es de gran relevancia para el funcionamiento de los seres humanos. Una función importante para las células es saber dirigir a cada uno de los elementos que la integran.

Por ejemplo, en su núcleo sintetizan distintas proteínas que al salir de éste pasan al retículo endoplásmico, al aparato de Golgi y posteriormente se dirigen hacia sus blancos, ya sea en el interior o en el exterior de la célula para realizar distintas funciones del organismo.

Hoy se sabe que cuando existe un inadecuado transporte celular se ven afectados procesos que van desde la comunicación neuronal, hasta la respuesta inmune y la secreción de hormonas.

¿Cómo es el tráfico intracelular?

Una pregunta que se tuvo durante muchos años fue cómo las proteínas, generadas en el núcleo de la célula, al salir de éste transitaban por las distintas estructuras celulares en el lugar y en el tiempo preciso, permitiendo que la maquinaria celular funcionara adecuadamente. Se descubrió que esto pueden realizarlo a través del llamado tráfico celular, sin el cual la célula no podría sobrevivir.

Para que este tráfico celular sea posible, es necesario que las proteínas sean empaquetadas por vesículas, que son “burbujas en miniatura rodeadas de una membrana” parecida a la de la célula, las cuales protegen lo que lleva adentro.

El doctor Miguel Ángel Morales Mendoza, del Departamento de Biología Celular y Fisiología del Instituto de Investigaciones Biomédicas de la UNAM, explicó que este mecanismo de transporte fue descubierto alrededor de los años 50 del siglo pasado. El siguiente pasó fue descubrir cómo se pueden mover las vesículas y llegar al sitio adecuado.

Fue en los años 70 cuando uno de los laureados con el Premio Nobel, el doctor Randy W. Schekman, trabajó en la levadura del pan e identificó los genes que producían a las proteínas necesarias para el transporte de estas vesículas, en específico de una glicoproteína. Caracterizó 23 genes de tres tipos involucrados en el transporte vesicular que se lleva a cabo del núcleo, hacia el retículo endoplásmico, el aparato de Golgi y hacia la membrana celular.

Por su parte, el doctor James E. Rothman, de la Universidad de Yale, trabajó con mamíferos y describió la proteína NSF, que permite el transporte de proteínas hacia el Aparato de Golgi, así como las SNAP Y SNARE. Con estas aportaciones descubrió cómo las proteínas logran que las vesículas lleguen y se adosen a la membrana, con lo que se garantiza que éstas se anclen en el lugar debido.

El último mecanismo de este transporte celular consistía en identificar cómo la vesícula al unirse a la siguiente membrana se abría y permitía que saliera la proteína hacia la siguiente estructura celular.

El doctor Miguel Ángel Morales señaló que el sistema nervioso fue el ideal para estudiar este proceso, sobre todo en la sinapsis que se produce en el extremo de una neurona que entra en contacto con otra neurona y que permite que por ahí pase la señal de los impulsos nerviosos.

“La señal es un impulso eléctrico que llega hasta una sinapsis y ahí se convierte en un transporte químico que permite que se libere una sustancia o neurotransmisor, el cual viaja, se une a sitios específicos o receptores en la otra célula y regenera el impulso eléctrico y así sucesivamente entre las demás neuronas”, explicó.

De esta manera, el doctor Thomas C. Südhof, de la Universidad de Stanford, interesado en la comunicación neuronal, describió el mecanismo que permite que al entrar el calcio a la célula, se dé la fusión de las vesículas y con ello, la liberación de su contenido.

Relación con enfermedades

Son varias las patologías que pueden estar involucradas en un mal funcionamiento de todo el sistema de transporte y secreción de proteínas, como pueden ser el tétanos, que afecta la liberación de vesículas, así como algunos tipos de epilepsias.

Agregó que un trastorno del tráfico celular puede producir diabetes. En esta patología tan frecuente especialmente en la población mexicana, se encuentran trastornos en la secreción de la insulina en el páncreas como en la captación celular de la glucosa circulante.

Otro padecimiento relacionado con este inadecuado tránsito vesicular es el botulismo, producido por la bacteria Clostridium botulinum, la cual impide la liberación de un transmisor en las sinapsis que regula la actividad muscular; al no liberarse este transmisor los músculos no se contraen adecuadamente pudiendo producir parálisis respiratoria.

Asimismo, otro problema generado por el transporte celular está relacionado con la respuesta inmune, ya que las moléculas producidas por el aparato inmunológico para detectar al agente infectante tienen que ser liberadas para atacarlo y proteger el organismo; si esto no ocurre se dice que el individuo tiene bajas sus defensas.

El doctor Miguel Ángel Morales Mendoza señaló que este mecanismo de transporte vesicular es fundamental para la vida.

“Por ejemplo, en cada impulso nervioso que llega, se liberan cientos de moléculas de neurotransmisores y eso tiene que pasar instantáneamente para que podamos funcionar normalmente. Si estoy hablando, eso está representando un movimiento de todos mis músculos necesarios para la fonación, pero además lo estoy pensando y para ello debo de estar liberando miles de estas vesículas. Este fenómeno se está dando, sino fuera así, no podríamos sostener esta entrevista".

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