Un treball liderat per un grup de la Universitat de València, publicat en la revista Nature Communications, ha desxifrat un dels primers passos en la conversió de les cèl·lules adultes en cèl·lules mare pluripotents induïdes: la fissió dels mitocondris. La recerca dóna pistes sobre els primers moments de la creació de tumors i permet simplificar la generació d’aquest tipus de cèl·lules per al seu ús en Medicina Regenerativa.
Les cèl·lules mare pluripotents s’han convertit en una eina fonamental en recerca biomèdica i medicina regenerativa, si bé el procés de reprogramació cel·lular pel qual es produeixen, encara està en fase de coneixement. Les cèl·lules mare pluripotents induïdes (cèl·lules iPS, de l’anglès induced-Pluripotent Stem cells) s’obtenen en el laboratori mitjançant manipulació genètica a partir de cèl·lules adultes estretes d’un organisme, com les cèl·lules sanguínies.
En l’estudi, dirigit per l’investigador Josema Torres, han participat el Departament de Biologia Cel·lular (al qual pertany Torres) i el de Bioquímica i Biologia Molecular de la Universitat de València; la Unitat de Hepatologia Experimental de l’Institut de Recerca Sanitària La Fe de València; i el Centre de Medicina Regenerativa de Barcelona. La investigació, Early ERK1/2 activation promotes DRP1-dependent mitochondrial fission necessary for cell reprogramming, no solament demostra que la fissió mitocondrial és un pas essencial per al procés de reprogramació cel·lular sinó que, a més, desxifra el mecanisme molecular que controla la fragmentació dels mitocondris i identifica les proteïnes implicades a executar-lo.
Per les seues propietats de divisió indefinida i pluripotència, les cèl·lules iPS constitueixen una font il·limitada de qualsevol tipus cel·lular adult, la qual cosa permet obtenir a partir d’aquestes les cèl·lules afectades en una malaltia, que d’una altra manera no serien accessibles en un nombre suficient per al seu estudi.
D’aquesta forma, es pot investigar en el laboratori què funciona malament en les cèl·lules malaltes d’un individu perquè donen lloc a la manifestació de la malaltia. Aquestes qualitats les col·loquen en un lloc privilegiat per a constituir-se, en un futur no molt llunyà, com a eina essencial en medicina regenerativa i indústria farmacèutica.
“El nostre treball ha identificat la fissió mitocondrial com la primera barrera fisiològica que les cèl·lules adultes han de salvar per arribar a ser pluripotents. A més, hem desxifrat el mecanisme molecular que regula aquest procés de fissió mitocondrial, i hem identificat dianes moleculars per a la millora o inhibició del procés”, ha indicat Josema Torres.
La fissió mitocondrial és un procés per mitjà del qual es divideixen els mitocondris (orgànuls cel·lulars que són els responsables de la producció d’energia en les cèl·lules). Un dels fets que crida l’atenció d’aquest estudi és la similitud del procés de reprogramació cel·lular amb el procés de transformació de cèl·lules normals en cèl·lules tumorogèniques per activació d’oncògens. “De fet, el nostre equip i altres laboratoris havíem observat que tant les cèl·lules iPS com les cèl·lules tumorals tenen mitocondris petits que afavoreixen el seu ràpid creixement” diu Josema Torres, “cosa que ens va portar a investigar si la fissió mitocondrial era important per a la conversió de les cèl·lules adultes en cèl·lules iPS”.
Més enllà que aquest treball obri la porta a simplificar la generació de cèl·lules iPS mitjançant l’ús d’activadors de la fissió mitocondrial, els investigadors han remarcat les similituds entre la reprogramació cel·lular, i la transformació de cèl·lules sanes per oncògens. Aquest fet fa pensar que els coneixements desxifrats en aquest estudi poden ser molt valuosos per a entendre els primers passos de generació de tumors. Així, la modulació de les dianes identificades en el procés de fissió mitocondrial descrites pels investigadors de la Universitat de València, podria ser de gran utilitat en tractaments contra el càncer.
Fragmentació dels mitocondris
Josema Torres explica el mecanisme molecular que controla la fragmentació dels mitocondris i identifica les proteïnes implicades a executar-lo: “Observem que la fissió mitocondrial durant la reprogramació cel·lular depenia de la proteïna Drp1, la qual, després de la seua activació, s’acumulava en el mitocondri i l’estrangulava fins que la partia literalment en dos” explica l’investigador.
“També intuïm el mecanisme molecular gràcies a treballs publicats durant el desenvolupament del nostre estudi, en què es relacionava les cinases ERK1/2 amb l’activació de Drp1 i la fragmentació dels mitocondris durant la transformació cel·lular de cèl·lules sanes per oncògens”, continua el científic valencià.
“Així, comprovem que les cinases ERK1/2 eren activades durant la reprogramació cel·lular i al seu torn activaven Drp1, de manera que provocaven la seua acumulació al mitocondri i donaven lloc a la fissió d’aquests orgànuls” continua Torres. “El més sorprenent i laboriós per a nosaltres va ser trobar el factor responsable de l’activació de ERK1/2 durant les primeres etapes de la reprogramació cel·lular. Observem que durant aquesta primera fase del procés l’expressió d’un regulador negatiu de les cinases ERK1/2, la fosfatasa de proteïnes Dusp6, era reprimida. De manera que la repressió d’aquest regulador negatiu de ERK1/2 era el primer responsable que aquestes cinases s’activaren en les cèl·lules i ocasionaren la translocació de Drp1 al mitocondri per a causar la fissió mitocondrial” conclou Josema Torres.
La recerca ha estat finançada pel projecte PI12/00638 del Fondo de Investigación Sanitaria Carlos III en col·laboració amb Fons FEDER “Una manera de hacer Europa”, concedit a Josema Torres.
Article:
Javier Prieto, Marian León, Xavier Ponsoda, Ramón Sendra, Roque Bort, Raquel Ferrer-Lorente, Ángel Raya, Carlos López-García, Josema Torres: Early ERK1/2 activation promotes DRP1-dependent mitochondrial fission necessary for cell reprogramming. Nature Communications. Març 2016 DOI: 10.1038/ncomms11124
Data d'actualització: 2 de de maig de 2016 12:21.
Llista de notícies
