Los resultados de este trabajo, publicado en la revista Science Signaling, proponen la fosforilación del factor de elongación como un mecanismo que coordina la traducción y la dinámica de la actina durante la remodelación de las espinas dendríticas, que median la mayoría de eventos de transmisión sináptica en el cerebro de los mamíferos.

“Nos propusimos comprender la relevancia fisiológica de la fosforilación del factor eEF1A2, una proteína clave para la síntesis de proteínas, en la plasticidad sináptica”, explica Carmen Gallego, investigadora del CSIC en el Instituto de Biología Molecular de Barcelona (IBMB-CSIC). La fosforilación de proteínas es un mecanismo utilizado por los sistemas biológicos para alterar la estructura de las proteínas y, por tanto, su función.

“En las neuronas del hipocampo de ratón observamos que la fosforilación inducida por receptores de glutamato del factor de elongación eEF1A2 produce la disociación tanto de su activador -inhibiendo transitoriamente la síntesis de proteínas- como de la actina -facilitando la movilidad de la actina y la remodelación estructural-”, apunta Gallego. “Creemos que la fosforilación de eEF1A2 tiene un papel fundamental en la regulación de la traducción en la plasticidad estructural que tiene lugar en las espinas dendríticas”, añade.

Las alteraciones en los mecanismos de la plasticidad sináptica son responsables de múltiples enfermedades neurológicas, como el autismo o la enfermedad de Alzheimer. “Este estudio nos ayuda a entender mejor cómo funcionan nuestras neuronas y cómo se produce el proceso de plasticidad sináptica. Además, nos proporciona nuevos conocimientos sobre los mecanismos moleculares que subyacen a la formación de los circuitos neuronales”, apunta la científica.

Los resultados, que son fruto de la aplicación de técnicas de ingeniería genética, fosfoproteómica y microscopía confocal, pueden revelar, según los investigadores, nuevos objetivos y vías de intervención terapéutica en diferentes trastornos neurológicos.

julo 27/2021 (Dicyt)

En el trabajo, que se publica en la revista EMBO Journal, los científicos señalan como componente esencial de esta respuesta celular la familia de factores de transcripción denominada MiT/TFE (microphthalmia/transcription factor E). Un funcionamiento incorrecto de estos mecanismos antiestrés puede dar lugar a patologías como cáncer, enfermedades autoinmunes y alteraciones metabólicas.

A lo largo de su ciclo vital, todos los organismos están expuestos a diversas situaciones de estrés que comprometen su supervivencia. Para neutralizar o disminuir el impacto negativo de dichos estreses en su fisiología, los organismos han desarrollado una compleja red de mecanismos moleculares que coordinan una respuesta defensiva frente a los diversos estreses a los que se enfrentan.

“La familia de factores de transcripción denominada MiT/TFE son un componente esencial de la respuesta celular frente al estrés”, según afirma Antonio Miranda, investigador del Instituto de Biomedicina de Sevilla (IBiS), centro mixto del Hospital Universitario Virgen del Rocío, el CSIC, la Universidad de Sevilla y la Junta de Andalucía. Esta familia, según especifica el científico, incluye cuatro miembros en mamíferos -MITF, TFEB, TF3 y TFEC- mientras que en invertebrados solo existe un miembro -Mitf en Drosophila melanogaster o HLH-30 en Caenorhabditis elegans-. Estos factores de transcripción se activan en respuesta a estreses de diversa índole. En la mayor parte de las situaciones, las consecuencias del estrés se neutralizan reparando las macromoléculas u organelas dañadas o eliminándolas por un mecanismo degradativo que se denomina autofagia.

“Dado el papel central de este tipo de factores de transcripción ante la respuesta a estrés, su funcionamiento y activación han de estar exquisitamente regulados”, apunta Miranda. Hasta el momento, el principal mecanismo de regulación posttraduccional descrito para esta familia de factores de transcripción es la fosforilación. Así, en ausencia de estrés, TFEB se encuentra fosforilado en un residuo de serina y esa fosforilación lo mantiene inactivo y secuestrado en el citoplasma celular. En cambio, en situaciones de estrés, TFEB se desfosforila, oligomeriza y se transloca al núcleo donde dispara la transcripción de genes necesarios para la inducción de la respuesta autofágica y la biogénesis de lisosomas, importantes para la degradación de los componentes celulares dañados por el estrés. El funcionamiento incorrecto de estos mecanismos antiestrés puede provocar diferentes enfermedades.

“El nuevo mecanismo de regulación posttraduccional que hemos identificado está mediado por el único residuo de cisteína presente en estos factores de transcripción, que se localiza en la posición adyacente al residuo de serina fosforilable. Este residuo de cisteína se encuentra reducido en la forma inactiva de TFEB, pero en situaciones de estrés media la formación de puentes disulfuro, induciendo un cambio en la estructura de TFEB que incrementa la estabilidad de la proteína”, apunta Rosa Puertollano, científica de los National Institute of Health (NIH, Estados Unidos) y una de las investigadoras principales del trabajo. “La substitución del residuo conservado de cisteína por otro aminoácido que no puede formar puentes disulfuro resulta en una forma de TFEB incapaz de formar oligómeros y con actividad transcripcional reducida. Este nuevo mecanismo de regulación está conservado desde invertebrados como C. elegans hasta humanos”, concluye Miranda.

En el estudio han participado, además del IBiS y los NIH, el Centro de Investigación Biomédica de la Rioja (CIBIR) y la Universidad de Córdoba.

enero 02/2021 (Dicyt)

El estudio cuantitativo fue realizado por un equipo internacional de investigadores y se basa en un nuevo “plano” publicado previamente de las 332 proteínas humanas que interactúan con 27 proteínas virales de SARS-CoV-2.

En una extensión del plano, los científicos evaluaron todas las proteínas humanas que exhibieron cambios en la fosforilación. La fosforilación, la adición de un grupo fosfato a una proteína por una clase de enzima llamada quinasas, desempeña un papel fundamental en la regulación de la mayoría de los procesos celulares, incluida la producción del citoesqueleto, la función de las proteínas, la comunicación de célula a célula, el crecimiento celular y la muerte celular. Los científicos superpusieron esta nueva información de fosforilación en la versión interactiva del mapa de interacción proteína-proteína que había sido publicado anteriormente.

El equipo determinó que 40 de las 332 proteínas humanas que interactúan con el SARS-CoV-2 estaban fosforiladas significativamente de manera diferencial en las células infectadas con el SARS-CoV-2. Además, identificaron 49 quinasas humanas, de un total de 518, que mostraron cambios, ya sea regulación positiva o regulación negativa en su actividad de fosforilación. Las quinasas más fuertemente secuestradas incluyen la caseína quinasa II (CK2), las quinasas dentro de la ruta de la quinasa p38/MAP (p38/MAPK), las quinasas dependientes de la ciclina (CDK) y la fosfatidilinositol 5-quinasa (PIKFYVE), todas las cuales se encuentran dentro de un conjunto de vías de señalización celular. Debido a que las quinasas poseen ciertas características estructurales, son objetivos muy farmacológicos con más de 500 compuestos disponibles comercialmente o en desarrollo.

El equipo trianguló los cambios en la fosforilación a objetivos específicos de proteína quinasa e identificó 87 fármacos y compuestos aprobados por la Administración de Alimentos y Medicamentos de los Estados Unidos (FDA), en ensayos clínicos o desarrollo. Sobre la base de una revisión sistemática inicial de estos compuestos, los investigadores identificaron siete agentes, principalmente compuestos anticancerígenos y antiinflamatorios, que demostraron actividad antiviral en experimentos de laboratorio: silmitasertib, gilteritnib, MAPK13-IN-1, SB203580, ralimetinib, apilimod y dinaciclib.

Curiosamente, mientras estudiaban el impacto del SARS-CoV-2 sobre CK2 mediante imágenes de alta resolución de células infectadas por el virus, los investigadores encontraron filopodios ricos en actina que contienen proteínas virales. El CK2 humano y la proteína N viral se encontraron colocalizados dentro de los filopodios, lo que sugiere que el SARS-CoV-2 secuestra CK2 y lo coopta para crear estas protuberancias en forma de tentáculo que hacen agujeros en sus células vecinas. Por el contrario, otros virus, incluidos vaccinia, ébola y marburg, se apoderan del citoesqueleto de la célula huésped para promover la salida y la rápida propagación de célula a célula. Sin embargo, en las células infectadas con SARS-CoV-2, los filopodios exhiben tentáculos y ramas más largos, lo que permite una transmisión más agresiva que algunas otras infecciones virales.

“La clara visualización de la extensa ramificación de la filopodia aclara una vez más cómo la comprensión de la biología de la interacción virus-huésped puede iluminar los posibles puntos de intervención en la enfermedad”, dijo Nevan Krogan, Ph.D., director del Instituto de Biociencias Cuantitativas (QBI) en la Facultad de Farmacia de la Universidad de California en San Francisco, investigador principal de los Institutos Gladstone e investigador principal del estudio. “Nuestro método, basado en datos para el descubrimiento de medicamentos, identificó un conjunto nuevo de drogas que tiene un gran potencial para combatir la COVID-19, ya sea por sí mismas o en combinación con otros medicamentos, y estamos ansiosos por ver si ayudarán a poner fin a esta pandemia”.

julio 07/2020 (HospiMedica)

Siete por ciento de la población adulta padece esquizofrenia, y aunque los científicos han tratado durante siglos de comprender la enfermedad, todavía desconocen lo que la produce o cuáles cambios fisiológicos ocasiona en el cuerpo. Los médicos no pueden establecer el diagnóstico buscando cambios fisiológicos específicos en la sangre o los tejidos del paciente, sino que tienen que diagnosticarla basándose en los síntomas de la conducta.

En un esfuerzo por tratar de descubrir la firma fisiológica de la esquizofrenia, investigadores de la Universidad de Dinamarca del Sur llevaron a cabo pruebas en ratas y ahora consideran que la firma radica en algunas proteínas específicas medibles. El conocer estas proteínas y comparar su comportamiento con las proteínas de los cerebros de personas no esquizofrénicas puede permitir el desarrollo de fármacos más eficaces.

Es en extremo difícil estudiar la actividad cerebral de personas esquizofrénicas y por eso los investigadores a menudo utilizan modelos animales en su esfuerzo por comprender los misterios del cerebro esquizofrénico. Los cerebros de ratas se parecen al cerebro humano en tantas formas que es congruente su estudio para comprender más el cerebro humano.

El potente fármaco alucinógeno fenciclidina (PCP) también conocido como «polvo de ángel», produce una serie de síntomas en las personas que son muy similares a los de la esquizofrenia.

«Cuando damos PCP a las ratas, éstas se vuelven objetos de estudio valiosos para los investigadores de la esquizofrenia», explica Ole Nørregaard Jensen, Profesor y Director del Departamento de Bioquímica y Biología Molecular.

Junto con Pawel Palmowski, Adelina Rogowska-Wrzesinska y otros colaboradores, es el autor de un artículo científico sobre el descubrimiento, publicado en la revista internacional Journal of Proteome Research (DOI: 10.1021/pr4010794).

Entre los síntomas y reacciones que se pueden observar tanto en seres humanos como en ratas están los cambios en el movimiento y la disminución de las funciones cognitivas, las alteraciones de la memoria, la atención y la capacidad de aprendizaje.

«Los científicos han estudiado las ratas con PCP durante décadas, pero hasta ahora nadie realmente sabía lo que ocurría en los cerebros de la rata a un nivel molecular. Ahora presentamos lo que consideramos es la serie de datos proteómicos más extensos hasta la fecha», dice says Ole Nørregaard Jensen.

La PCP se absorbe con gran rapidez en el cerebro y sólo permanece en este órgano durante algunas horas. Por consiguiente, era importante que los investigadores analizaran las células cerebrales de las ratas poco después que se les inyectaba la droga alucinógena.

«Podíamos ver los cambios en las proteínas del cerebro ya después de 15 minutos. Y luego de 240 minutos, casi desaparecían», dice Ole Nørregaard Jensen.

La Universidad de Dinamarca del Sur cuenta con uno de los equipos más avanzados del mundo para estudiar las proteínas y Ole Nørregaard Jensen y sus colaboradores utilizaron los espectrómetros de masa de la Universidad para sus estudios de proteínas.

352 proteínas producen cambios en el cerebro

«Descubrimos 2604 proteínas y en 352 de ellas vimos cambios que se pueden asociar a las inyecciones de PCP. Estas 352 proteínas serán muy interesantes de estudiar con más detalle para determinar si también se alteran en personas con esquizofrenia, y si éste es el caso, desde luego sería interesante tratar de desarrollar un fármaco que pueda evitar los cambios de las proteínas que conducen a la esquizofrenia», dice Ole Nørregaard Jensen sobre el descubrimiento y el trabajo que ahora tienen por delante.

Las 352 proteínas en los cerebros de las ratas respondieron de inmediato cuando se expuso a los animales a PCP. En términos generales, la droga hacía que se activaran o se inactivaran las proteínas cuando no debían hacerlo. Eso iniciaba una reacción en cadena de otras alteraciones en la red molecular alrededor de las proteínas, como los cambios en el metabolismo y el equilibrio de calcio.

«Estas 352 proteínas son las que causan el cambio en la conducta de las ratas, y los fenómenos probablemente son equivalentes a los cambios devastadores observados en un cerebro esquizofrénico», explica Ole Nørregaard Jensen.

El protocolo para estudiar las proteínas cerebrales de la rata con espectrometría de masa, desarrollado por Ole Nørregaard Jensen y sus colaboradores, no está limitado a los estudios de la esquizofrenia, también se puede utilizar para explorar otras enfermedades.

La investigación fue una colaboración entre la Universidad de Dinamarca del Sur, el Instituto Tecnológico Danés y NeuroSearch A/S.

Detalles sobre el experimento

Se utilizaron 12 ratas para el experimento. Seis recibieron una inyección de la droga alucinógena PCP (10 mg/kilogramo de peso corporal) y a seis se les inyectó una solución isotónica que sirvió de control. Después de 15 minutos, los primeros dos animales de cada grupo fueron sacrificados y en menos de dos minutos se obtuvieron muestras de sus cerebros (lóbulos temporales) y rápidamente se congelaron en nitrógeno líquido.

Después de 30 y 240 minutos, respectivamente, se hizo lo mismo con las otras ratas. Todos los experimentos se realizaron de acuerdo con las directrices danesas y de la Unión Europea para la manipulación de animales de laboratorio. Las muestras de tejido obtenidas se sometieron luego a diversos análisis de proteínas mediante espectrometría de masa. Los análisis revelaron diferencias en la fosforilación de las proteínas que indicaban cuáles proteínas había resultado afectadas por la droga PCP.

La interpretación de la serie compleja de datos de las proteínas parece indicar que la PCP afecta a diversos procesos de las células cerebrales y conduce a cambios en el equilibrio del calcio en las células del cerebro, en el transporte de sustancias dentro y fuera de las células, en el metabolismo celular y en la estructura del esqueleto interno de las células, es decir, el citoesqueleto.
abril 16/2014 (Medcenter.com)

Pawel Palmowski, Adelina Rogowska-Wrzesinska, James Williamson, Hans C. Beck, Jens D. Mikkelsen, Ole N. Jensen. Acute Phencyclidine Treatment Induces Extensive and Distinct Protein Phosphorylation in Rat Frontal Cortex. Journal of Proteome Research, 13 (3): 1578 . Feb 12 2014

La terapia antirretroviral puede reducir los niveles en sangre de VIH-1 hasta hacerlos indetectables. Pero a pesar de la terapia medicamentosa, reservorios de VIH-1 puede persistir en varios tipos de glóbulos blancos, en particular los macrófagos -células inmunitarias importantes que ayudan a eliminar patógenos y otras sustancias potencialmente dañinas del organismo.

«Si se detiene la terapia antirretroviral, el virus emerge de estos reservorios y vuelve a la circulación general en cuestión de días, como si el paciente nunca hubiera sido tratado», dijo el autor principal, Felipe Díaz Griffero, Ph.D., profesor asistente de microbiología e inmunología en Einstein. «Ahora conocemos la proteína que tenemos que controlar para que podamos evitar que se formen depósitos de VIH-1 o podamos eliminarlos por completo.»

Los científicos han conocido que una proteína llamada SAMHD1 evita que el VIH-1 se replique en ciertas células inmunes. Pero hasta ahora, no se entiende por qué SAMHD1 no funciona en las células inmunes como los macrófagos que resultan  vulnerables a la infección por VIH-1.

Empleando la espectrometría de masas, una herramienta para la determinación de la composición molecular, el Dr. Díaz-Griffero encontró que SAMHD1 puede existir en dos configuraciones conocidas como fosforilada y no fosforilada. (La fosforilación es un proceso celular importante en el que los grupos fosfato se unen a otras moléculas, activando de este modo varios mecanismos de señalización y de regulación dentro de la célula.) Cuando SAMHD1 se fosforila, la célula no está protegida de ser infectado con VIH-1. Cuando la proteína no se fosforila -como se produce en los macrófagos que no se dividen.

«Actualmente estamos explorando maneras de mantener esta proteína sin fosforilar de modo que nunca se puedan formar depósitos de VIH», dijo Dr. Diaz-Griffero.
octubre 19/2013 (Eurekalert.org)

White TE, Brandariz-Nuñez A, Valle-Casuso JC, Amie S, Nguyen LA, Kim B, Tuzova M, Diaz-Griffero F. The Retroviral Restriction Ability of SAMHD1, but Not Its Deoxynucleotide Triphosphohydrolase Activity, Is Regulated by Phosphorylation.
Cell Host Microbe. 2013;13(4):441-51. doi: 10.1016/j.chom.2013.03.005.

Trabajando con corazones de ratones y moscas de la fruta los investigadores hallaron que la proteína conocida como mitofusina (Mfn) es el eslabón perdido tan buscado en la cadena de eventos que controlan la calidad mitocondrial. Los resultados se han publicado en la revista Science.

El nuevo hallazgo en las células del corazón muestra una explicación del enlace entre el párkinson y la insuficiencia cardiaca.

“Si tienes la enfermedad de Parkinson, tienes el doble de riesgo de desarrollar un fallo cardiaco y un  50 % más de riesgo de morir insuficiencia cardiaca”, afirma Gerald W. Dorn de la Universidad de Washington.

La mitofusina 2 es conocida por su papel en la fusión de mitocondrias en conjunto, así que puede cambiar el ADN mitocondrial de una forma primitiva de la reproducción sexual. “Las mitofusinas ayudan a fusionar las membranas externas de las mitocondrias”, afirma Dorn. “Si las mitocondrias están vivas, tienen que trabajar para mantener el interruptor presionado para evitar su propia destrucción”, señala el experto.

Específicamente, las mitocondrias trabajan para importar una molécula llamada PINK. Después trabajan para destruirla. Cuando las mitocondrias se alternan, no pueden destruir a la molécula PINK y por ello los niveles comienzan a incrementar. Tras esto, Dorn y sus colegas hallaron el eslabón perdido de la enfermedad de Parkinson. Una vez que los niveles de PINK se incrementan lo suficiente, producen un cambio químico en las mitofusinas, que se asientan en la superficie de las mitocondrias. Este cambio químico se llama fosforilación. Las mitofusinas fosforilixadas en la superficie de las mitocondrias pueden unirse a una molécula llamada parkin que flota en torno a las células circundantes.

Tras unirse la Parkina a las mitofusinas en las mitocondrias dañadas, Parkina marca las mitocondrias para destruirlas. El marcado atrae compartimentos especiales en la célula que fagocitan y destruyen a las mitocondrias enfermas.

“Sin embargo, si padeces una mutación en PINK, padecerás párkinson”, afirma Dorn. “Y si tienes una mutación en la Parkina, padecerás párkinson también. En torno al 10 % de la enfermedad de Parkinson está atribuido a estas u otras mutaciones que han sido identificadas”, afirma el experto.
abril 27/2013 (Diario Médico.com)

Oliver Cooper, Hyemyung Seo, Shaida Andrabi, Cristina Guardia-Laguarta, John Graziotto, Maria Sundberg, et. al. Pharmacological Rescue of Mitochondrial Deficits in iPSC-Derived Neural Cells from Patients with Familial Parkinson’s Disease. Sci Transl Med 4 July 2012: 141ra90.

El hallazgo, publicado en la revista Journal of Proteomics (doi.org/10.1016/j.jprot.2011.12.020), se ha realizado mediante la comparación del conjunto de proteínas (proteoma) de los PBMC de pacientes con lupus e individuos control. Los resultados indican que la proteína S100A9 se sobreexpresa en casos de lupus y su actividad está correlacionada con el nivel de granulocitos inmaduros en la PBMC.

“Los pacientes con una mayor cantidad de este tipo celular en sangre periférica tienen una mayor prevalencia de manifestaciones cutáneas y vasculitis”, explica el investigador del Instituto de Parasitología y Biomedicina López-Neyra del CSIC que ha dirigido el trabajo, Jaime Sancho. El objetivo de la investigación era detectar biomarcadores para el diagnóstico y la evolución de esta dolencia.

El lupus es una enfermedad autoinmune de origen desconocido que afecta sobre todo a mujeres en edad fértil, que sufren esta dolencia nueve veces más que los hombres. En Europa, se calcula que afecta a 40 de cada 100 000 personas.

La sintomatología del lupus es muy variada y puede afectar a cualquier órgano o sistema del cuerpo. Sus manifestaciones más frecuentes son las cutaneoarticulares con eritemas (inflamaciones) malares en forma de alas de mariposa. Los síntomas dermatológicos suelen aparecer en el 65% de los enfermos.

Historia clínica y examen físico
En la actualidad no existe ninguna prueba definitiva que confirme la enfermedad. El diagnóstico del lupus se basa en el análisis de la historia clínica, en un meticuloso examen físico y en algunas pruebas elementales de laboratorio.

Funcionalmente, los granulocitos inmaduros tienen características de células pro-inflamatorias y una gran capacidad para inducir la muerte de células endoteliales. Este factor podría estar relacionado con el alto riesgo de los enfermos de padecer arterioesclerosis prematura y una mayor incidencia de accidentes vasculares (infartos).

El hallazgo de Sancho, que ha contado con la colaboración de investigadores del Instituto de Investigaciones Biomédicas de Barcelona del CSIC y del Hospital Universitario San Cecilio de Granada, podría dar lugar a una prueba diagnóstica definitiva para reconocer y hacer el seguimiento de esta enfermedad.
mayo 9/2012 (Jano)

Nota: Los lectores del dominio *sld.cu acceden al texto completo a través de Hinari.

Esther J. Pavóna, Sonia García-Rodrígueza, Esther Zumaqueroa, Rubén Perandrés-Lópeza, Antonio Rosal-Velaa, Jaime Sancho. Increased expression and phosphorylation of the two S100A9 isoforms in mononuclear cells from patients with systemic lupus erythematosus: A proteomic signature for circulating low-density granulocytes. Journal of Proteomics; Volume 75, Issue 6, 16 Mar 2012, Pages 1778–1791.