Las células tienen un disparador de cristal que las hace autodestruirse cuando los virus las invaden

Las células tienen un disparador de cristal que las hace autodestruirse cuando los virus las invaden

Por Viviane Callier editado por Tanya Lewis

El sistema inmunológico tiene un trabajo difícil: cuando un pequeño virus invade una de nuestras células, esa célula debe detectarlo y, en cuestión de minutos, decidir qué hacer. Si la célula se autodestruye rápidamente, eso evitará que el virus se propague por todo el cuerpo. Pero tal respuesta a una falsa alarma significará que la célula morirá innecesariamente.

Ahora los investigadores han descubierto que un grupo especial de aproximadamente 100 proteínas inmunes se encuentra dentro de cada célula del cuerpo, donde estas proteínas no hacen más que esperar. Luego, cuando un virus irrumpe, siembra un cristal y las proteínas se agrupan instantáneamente a su alrededor, formando un andamio para que las enzimas conocidas como caspasas se activen e inicien inmediatamente la muerte celular. (Las caspasas deben unirse para matar la célula; es su proximidad entre sí lo que las activa). El tipo de muerte celular causada por este mecanismo se llama piroptosis y, a diferencia de la apoptosis (muerte celular programada), desencadena inflamación.

“Lo que encontramos, en esencia, es que las células están literalmente esperando morir todo el tiempo”, dice Randal Halfmann, investigador asociado del Instituto Stowers de Investigación Médica. Halfmann supervisó el trabajo, que se publicó en eLife en septiembre.

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Históricamente, los científicos han estudiado las estructuras plegadas de las proteínas para comprender su función individualmente. Pero “estamos en esta explosión de descubrimientos, al darnos cuenta de que estas moléculas individuales que hemos estudiado tan bien se están uniendo en estructuras más grandes que no están unidas por membranas”, dice D. Allan Drummond, biólogo molecular de la Universidad de Chicago, que no participó en el estudio. Esta nueva comprensión ha impulsado “nuevos tipos de formas de pensar sobre la función celular y la toma de decisiones por parte de las células, nuevas formas de almacenar energía, etc.”.

El estudio, que se realizó en células vivas de levadura y líneas celulares humanas, ilustra cómo las proteínas actúan colectivamente formando un cristal que reúne las caspasas para activar el programa de muerte celular y permitir que la célula tome una rápida decisión de vida o muerte. También proporciona un ejemplo de cómo los grupos de proteínas sólidas, que generalmente se consideran patológicos (como en la enfermedad de Alzheimer), pueden ser esenciales para funcionar: “Para ser útiles, todo su trabajo es ser una reacción irreversible, cuesta abajo y espontánea que permite a la célula tomar decisiones que incluyen matarla”, dice Drummond. La rapidez de la decisión es clave: si la célula depende de vías de señalización más tradicionales que activan genes en respuesta a una infección, un virus ágil podría tomar el control de la maquinaria de producción de proteínas de la célula antes de que la célula tenga la oportunidad de responder.

Aunque los biólogos estructurales habían estudiado este tipo de comportamiento de las proteínas en tubos de ensayo, “lo que realmente faltaba era: ‘¿Esto realmente sucede en la célula?’”, dice Bostjan Kobe, biólogo estructural de proteínas de la Universidad de Queensland en Australia. “Es por eso [Halfmann’s] “El trabajo fue realmente interesante porque abordó el problema desde un ángulo completamente diferente”.

El equipo de Halfmann observó que estas proteínas inmunes normalmente permanecen solubles pero que, si se les da suficiente tiempo (a lo largo de la vida), cristalizarán espontáneamente, fallando de una manera que conduce a la muerte celular y la inflamación. “Lo que esto significa es que si se espera lo suficiente, cada célula morirá a través de este mecanismo porque incluso si un virus no ingresa a la célula, sucederá con cierta frecuencia de forma espontánea”, dice Halfmann. (Por supuesto, las células pueden morir mediante otros mecanismos, como la apoptosis, en primer lugar).

El equipo de Halfmann cuantificó la fuerza impulsora para que estas proteínas cristalicen en diferentes tipos de células humanas y descubrió que su concentración se correlaciona con la tasa de renovación celular en nuestro cuerpo. Por ejemplo, algunas células sanguíneas se reemplazan cada pocos días, mientras que las neuronas suelen durar toda la vida. Cuanto más rápido se regeneran normalmente las células, más proteínas inmunes tienden a tener, lo que sugiere que este proceso de activación espontánea podría ser responsable de matarlas.

Estos resultados sugieren que estas proteínas inmunes podrían estar contribuyendo a la inflamación de bajo grado que acompaña al envejecimiento. Encontrar formas de evitar que las proteínas cristalicen podría potencialmente extender la vida útil de las células y reducir la inflamación relacionada con el envejecimiento, pero la compensación sería un sistema inmunológico más débil, dice Halfmann.

Esta característica del sistema inmunológico es muy antigua. Se encuentra en los primeros animales, como las esponjas, e incluso existe en bacterias, de las que probablemente lo heredamos. Se encuentra específicamente en algunas bacterias que viven en comunidades muy unidas. “Si eres un organismo unicelular, no hay ningún impulso para suicidarte”, dice Halfmann. “Pero cuando eres parte de una comunidad y estás comprometido por un fago [a virus that kills bacteria]entonces tiene absolutamente sentido suicidarse porque estás relacionado con todos los que te rodean, y ahí es donde estas proteínas parecen haber evolucionado”.

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