Proteína Una toxina fúngica detiene la producción de proteínas en las células

Los científicos han descubierto una toxina fúngica que detiene las fábricas de proteínas de la célula. Además de revelar cómo funciona, en esencia, la producción de proteínas, estos hallazgos podrían allanar el camino para tratamientos innovadores a largo plazo.

Berna/Suiza – Todas las células de nuestro cuerpo dependen de las proteínas para crecer, repararse, defenderse de los patógenos y llevar a cabo casi todos los demás procesos vitales. Estas proteínas son producidas por diminutas «fábricas de proteínas», los denominados ribosomas. Las alteraciones en la producción de proteínas están relacionadas con enfermedades como el cáncer, los trastornos del desarrollo y las infecciones virales. Por ello, investigadores de todo el mundo buscan sustancias que influyan específicamente en la producción de proteínas, con el fin de comprender mejor cómo funcionan los ribosomas y desarrollar nuevos enfoques terapéuticos.

Un equipo de investigación del Departamento de Química, Bioquímica y Ciencias Farmacéuticas (DCBP) de la Universidad de Berna ha desarrollado ahora un nuevo método para identificar de forma específica sustancias que influyen en la función de los ribosomas. El estudio reveló que una toxina fúngica específica ralentiza la producción de proteínas y sumerge a las «fábricas de proteínas» de la célula en una especie de estado de letargo. El estudio se llevó a cabo en colaboración con el Centro de Cribado Biomolecular de la EPFL y el Centro de Conocimiento de Crio-EM de la ETH de Zúrich, y se ha publicado recientemente en la revista Communications Biology.

28 000 sustancias diferentes analizadas mediante el método de Berna

Con el fin de buscar específicamente sustancias que influyan en la producción de proteínas, los investigadores de la Universidad de Berna no utilizaron pruebas tradicionales con células vivas, ya que estas son demasiado complejas para demostrar un efecto directo. En su lugar, desarrollaron un sistema de ensayo que imita la producción de proteínas humanas fuera de las células vivas. Mediante este sistema, analizaron 28 000 sustancias diferentes, midiendo la cantidad de proteína producida en cada caso. «Al reducir las células a lo esencial, por así decirlo, podemos examinar con gran precisión si una sustancia influye directamente en la producción de proteínas humanas», explica Nino Schwaller, primer autor del estudio y estudiante de máster en el DCBP. Y añade: «Gracias a nuestro nuevo método, podemos investigar los efectos de las toxinas ambientales y de los posibles compuestos activos sobre uno de los procesos biológicos más fundamentales de la vida, a saber, la producción de proteínas, con mucha mayor precisión que antes».

Las micotoxinas de los cereales actúan sobre objetivos específicos

Entre las numerosas sustancias analizadas, destacó especialmente la micotoxina NT-2, producida por hongos de los cereales del género Fusarium. Estos hongos infectan el trigo, la cebada, la avena y el maíz, dañando los cultivos y contaminando los alimentos y los piensos. El equipo de investigación ha demostrado ahora que esta micotoxina NT-2 se une directamente a los ribosomas. «Nos impresionó especialmente la precisión con la que esta toxina natural se dirige a las fábricas de proteínas de la célula», afirma Schwaller. Aún más sorprendente fue la siguiente observación: «Los ribosomas tienen una estructura fundamentalmente muy similar en plantas, animales y hongos, por lo que cabría esperar que la NT-2 también se uniera a los ribosomas de estos organismos y bloqueara su producción de proteínas. Curiosamente, las células de los hongos productores de la toxina parecen estar protegidas contra la NT-2», explica Schwaller. El estudio nos ayuda a comprender cómo las toxinas fúngicas presentes en los cereales contaminados pueden alterar procesos clave en las células humanas.

Los ribosomas permanecen en «modo de reposo»

El equipo hizo su descubrimiento más sorprendente al examinar más detenidamente los ribosomas de las células tratadas con NT-2. Una gran proporción de los ribosomas se encontraba en un estado estable pero inactivo. «Es como si las fábricas de proteínas de la célula se hubieran puesto en modo de reposo del que ya no pueden despertar por sí mismas», explica el Dr. Evangelos Karousis, autor principal del estudio y director del grupo de investigación del DCBP de la Universidad de Berna. «Nuestras observaciones podrían explicar por qué ciertas toxinas ambientales o medicamentos dejan huellas a largo plazo en las células», añade.

El nuevo estudio vincula varios campos de investigación: muestra cómo una toxina procedente de hongos de los cereales interfiere en uno de los procesos más fundamentales de las células humanas, aporta nuevos conocimientos sobre el funcionamiento de los ribosomas y, al mismo tiempo, presenta un método para identificar de forma específica sustancias que influyen en la producción de proteínas. «Muchas enfermedades graves están relacionadas con el hecho de que las células produzcan demasiadas proteínas, muy pocas o proteínas erróneas», afirma Karousis. «Si comprendemos mejor cómo se puede ralentizar el funcionamiento de estas fábricas de proteínas o ponerlas deliberadamente en estado de reposo, esto podría contribuir, en última instancia, al desarrollo de nuevos tratamientos». La Universidad de Berna es uno de los centros líderes en el desarrollo de métodos innovadores para analizar procesos celulares. La plataforma de ensayo que ahora se presenta es un ejemplo paradigmático de cómo los investigadores de Berna crean herramientas que vinculan más estrechamente la investigación básica con futuras aplicaciones médicas. Como siguiente paso, los investigadores tienen previsto estudiar en qué condiciones pueden reactivarse los ribosomas «dormidos» y cuán extendido está este estado de reposo especial en las células —por ejemplo, durante situaciones de estrés, enfermedad o exposición a otras toxinas ambientales—.