Científicos españoles visualizan en una célula viva cómo actúan los complejos de proteínas que determinan la función celular
Los investigadores han combinado ingeniería genética, métodos de microscopía de alta resolución y biocomputación.
«No es lo mismo desmontar un motor y observar cómo funcionan sus piezas por separado que ver cómo funciona un motor en marcha, ensamblado en el coche». Esto, trasladado a las células y con bioingeniería genética, es lo que han conseguido científicos del Instituto de Investigación Biomédica de Barcelona (IRB) en colaboración con el Centro Andaluz de Biología del Desarrollo de Sevilla y de la Universidad de Ginebra (Suiza). En un trabajo, publicado en la revista Cell , los investigadores han logrado observar, por primera vez en una célula viva y en tres dimensiones (3D) el engranaje de las células, es decir, cómo actúan las nanomáquinas proteicas o complejos de proteínas que llevan a cabo las funciones celulares.
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«Hasta ahora se estudiaba in vitro. Se aislaban los complejos proteínicos en tubos de ensayo, fuera de la célula, para poder analizar su estructura a escala atómica . Gracias a este trabajo hemos podido ver la estructura de una máquina proteica directamente en células vivas mientras realiza su función. Esto hasta ahora no se había conseguido», explica en declaraciones a ABC Oriol Gallego, investigador del IRB y coordinador del equipo artífice de la investigación.
Una precisión de cinco nanómetros
Para estudiar con tanta precisión el engranaje celular , los investigadores han combinado ingeniería genética, métodos de microscopía de alta resolución y biocomputación. Gracias a esta tecnología, se han podido observar los complejos proteicos con una precisión de cinco nanómetros, «una resolución cuatro veces mejor de lo que ofrece la superresolución y que nos permite llevar a cabo estudios de biología celular hasta ahora inviables», apunta Gallego.
El investigador del IRB destaca en declaraciones a este diario la futura aplicación médica de los conocimientos adquiridos con esta nueva tecnología de observación celular . «Las enfermedades aparecen cuando hay una disfunción celular, cuando las proteínas no llevan a cabo bien su función. En definitiva son los desajustes en estos engranajes de la célula los que causan las enfermedades. Si sabemos por qué se produce ese mal funcionamiento celular podremos ponerle remedio», precisa Oriol Gallego.
Con esta nueva estrategia se podrán estudiar maquinarias de proteínas en células sanas y en células enfermas. «Podremos ver, por ejemplo, cómo los virus y las bacterias utilizan esos complejos de proteínas durante el proceso de infección o entender mejor aquellos defectos que se producen en el engranaje celular como las mutaciones genéticas en el caso del cáncer para poder diseñar estrategias para repararlo», precisa el investigador del IRB.
Trasvase
«También podremos entender mejor la metástasis», añade. En este sentido, Gallego recuerda que «para expandirse por el organismo las células tumorales liberan unas encimas que facilitan su trasvase hacia otras partes del cuerpo. Si conocemos las claves de este proceso de expansión podremos detenerlo», apunta.
Con este método, los investigadores han estudiado la exocitosis , un mecanismo que la célula utiliza para relacionarse con el exterior, como es el caso de las neuronas que se comunican entre sí liberando neurotransmisores. El estudio ha permitido revelar la estructura completa de una nanomáquina central en la exocitosis, y que hasta ahora era un enigma. «Ahora entendemos cómo funciona esta máquina formada por ocho proteínas y para qué son importantes cada una de ellas. Este conocimiento ayudará a entender mejor la implicación de la exocitosis en cáncer y metástasis, donde la regulación de esta nanomáquina está alterada», explica el coordinador de la investigación.
«Hacer visible lo inivisible»
Oriol Gallego ha desarrollado este proyecto durante cinco años en el programa de Medicina Molecular del IRB Barcelona con un contrato de investigador Ramón y Cajal del Ministerio de Economía y Competitividad. El científico explica que la idea de desarrollar este mecanismo de observación surgió hace años en Alemania cuando coincidieron en un encuentro los tres equipos científicos que han participado en el proyecto. «Desde el IRB hemos puesto los conocimientos en bioingeniería celular , desde Ginebra, la microscopía celular y desde Sevilla, la parte de biocomputación», dice Gallego.
El joven científico ya tiene comprometidas dos estancias, en Japón y en Alemania, para profundizar en la integración de diferentes técnicas de microscopía. «Después me gustaría seguir haciendo ciencia desde Barcelona y al máximo nivel y espero que este trabajo publicado en Cell me lo facilite», valora el investigador. Su meta para los próximos años es seguir desarrollando la tecnología que «hace visible lo invisible».
