Cómo hacen las células para transportar con precisión su material? La respuesta a esta pregunta les valió el Premio Nobel de Medicina a tres científicos en Estados Unidos.
Los trabajos que, con décadas de separación, publicaron los estadounidenses James Rothman y Randy Schekman, y el alemán Thomas Südhof, han permitido entender por qué ocurren diversas enfermedades como trastornos inmunológicos y diabetes.
El sistema de transporte de las células funciona como un puerto donde el tráfico de moléculas debe estar cronometrado a la perfección para que no haya problemas.
Cada célula es una fábrica que produce y exporta moléculas. Por ejemplo, la insulina se produce y libera en la sangre, y señales químicas llamadas neurotransmisores se envían de una célula nerviosa a otra. Estas moléculas se transportan por toda la célula en pequeños paquetes llamados vesículas.
“Los tres laureados descubrieron los principios moleculares que gobiernan cómo se envía esta carga al lugar y la hora correcta”, explicó el Instituto Karolinska de Estocolmo, tras anunciar a los ganadores de 2013.
Esto es crucial en la forma en que se comunica el cerebro, en la liberación de las hormonas y en partes del sistema inmune.
“EXACTA ORGANIZACIÓN”
Las vesículas son pequeñas burbujas de grasa que contienen las mercancías de las células. Ellas pueden enviar diversos materiales como enzimas, neurotransmisores y hormonas, alrededor de la célula. O pueden fusionarse con la superficie exterior de la célula y liberar su contenido al resto del cuerpo.
“Sin esta exacta organización maravillosa, la célula podría caer en el caos”, señaló la fundación.
Un sistema defectuoso de transporte de vesículas es en parte responsable de la diabetes y los trastornos del cerebro.
Este largo camino para entender esta parte del funcionamiento del cuerpo humano empezó en los años 70 con el trabajo de Randy Schekman, quien estaba fascinado con cómo las células organizan su sistema de transporte, por lo que decidió estudiar sus bases genéticas utilizando la levadura como sistema modelo.
De acuerdo con el diario británico The Guardian, Schekman pudo identificar células de levadura con problemas de transporte, muy parecido a lo que ocurre cuando hay problemas en el sistema de transporte público.
Descubrió que la causa de este tráfico era genética, por lo que se propuso identificar esos genes mutados. Al final detectó tres clases de genes que controlan las diferentes facetas del sistema de transporte de células.
ORIGEN ANCESTRAL EVOLUTIVO
Años más tarde, James Rothman decidió tomar el relevo. En los años 80 y 90 estudió el tráfico vesicular en células de mamíferos. El estadounidense descubrió que era una proteína la que permitía que las vesículas llegaran y se fusionaran con las membranas.
El equipo de periodistas científicos de The Guardian explica que en el proceso de fusión las proteínas en las vesículas y las membranas sólo se juntan bajo una combinación especial. Un poco como lo hacen los dientes de cada lado de un cierre.
“El hecho de que existan muchas proteínas de este tipo y que se unan sólo en combinaciones específicas asegura que la carga sea llevada a un lugar preciso”, explican los reporteros.
El trabajo de Rothman también sirvió para descubrir que existe un origen ancestral evolutivo en el sistema de transporte, pues algunos de los genes que identificó Schekman en la levadura también estuvieron presentes en el estudio con mamíferos de Rothman.
El alemán Thomas Südhorf fue un paso más allá, pues su curiosidad lo llevó a estudiar cómo las células se comunican entre ellas en el cerebro.
EL MOMENTO ADECUADO
Para que una persona piense, actúe o sienta, las neuronas en su cerebro deben comunicarse. “Esta comunicación ocurre en sinapsis, uniones especializadas que permiten a las neuronas intercambien información en cuestión de milisegundos”, se puede leer en el sitio del laboratorio de Südhof de la Escuela de Medicina de la Universidad de Stanford.
Así, la contribución de Südhof en resolver este rompecabezas celular está en el tiempo.
Todo el proceso del tráfico vesicular descrito por sus antecesores Schekman y Rothman sólo puede ocurrir cuando las células nerviosas envían señales a sus vecinos.
Para que esto ocurra de una forma precisa, Südhof descubrió que los iones de calcio entran en acción. El especialista, junto a su equipo identificó la maquinaria molecular que responde al influjo de iones de calcio y dirige a las proteínas para que las vesículas se junten con la membrana exterior de la célula nerviosa.
En ese momento se abre una ventana que permite la liberación de la carga que será transportada. Cuando esto no ocurre en el momento adecuado, ocurren problemas.
El trabajo de Südhof ha permitido en que aumente la evidencia que relaciona las deficiencias en la transmisión de la información con enfermedades como el Alzheimer y el autismo.
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