Las proteínas Ninjurin-1 se ensamblan (verde/amarillo) en filamentos y rompen la membrana celular (gris) hasta que la célula se desintegra por completo. Los componentes intracelulares se muestran en azul. Crédito: Biozentrum, Universidad de Basilea
En nuestro cuerpo, millones de células llegan a su fin a diario. Contrariamente a la creencia popular, las células no explotan simplemente cuando mueren. En cambio, una proteína particular actúa como desencadenante de la ruptura de la membrana celular. Científicos de la Universidad de Basilea han podido dilucidar recientemente el mecanismo exacto a nivel atómico. Sus hallazgos se publican en la revista Naturaleza.
La autoeliminación de las células es un proceso vital para todos los organismos vivos. Cuando las células se dañan o se infectan con virus o bacterias, inician una secuencia interna de «autodestrucción». Este mecanismo esencial evita el crecimiento potencial de tumores y previene la propagación de patógenos dañinos por todo el cuerpo.
Hasta hace poco, se suponía que las células simplemente estallaban y morían al final de su vida. Ahora, investigadores del Biozentrum de la Universidad de Basilea, la Universidad de Lausana y el Departamento de Ciencia e Ingeniería de Biosistemas (D-BSSE) de ETH Zurich han proporcionado nuevos conocimientos sobre el paso final de la muerte celular.
En la revista científica Naturaleza, describen cómo una proteína llamada ninjurin-1 se ensambla en filamentos que funcionan como una cremallera y abren la membrana celular, lo que lleva a la desintegración de la célula. Los nuevos conocimientos son un hito importante en la comprensión de la muerte celular.
La proteína actúa como un punto de ruptura en la membrana celular.
Varias señales, como los componentes bacterianos, activan la maquinaria de muerte celular. En la etapa final de este proceso, la membrana protectora de la célula se ve comprometida por pequeños poros que permiten que los iones fluyan hacia la célula.
«El entendimiento común era que la célula luego se hincha hasta que finalmente estalla debido al aumento de la presión osmótica», explica el profesor Sebastian Hiller, que dirige un grupo de investigación en el Biozentrum de la Universidad de Basilea. “Ahora estamos resolviendo cómo se rompen realmente las células. En lugar de reventar como un globo, la proteína ninjurin-1 proporciona un punto de ruptura en la membrana celular, provocando la ruptura en sitios específicos”.
Al final de sus vidas, las células no estallan simplemente. En cambio, una proteína específica sirve como punto de ruptura para la ruptura de la membrana celular. El estudiante de doctorado de SNI Morris Degen (Biozentrum, Universidad de Basilea) explica cómo funciona este mecanismo. Crédito:
Instituto Suizo de Nanociencia
Utilizando técnicas avanzadas como microscopios de alta sensibilidad y espectroscopia de RMN, los científicos han podido dilucidar el mecanismo por el cual ninjurin-1 induce la ruptura de la membrana a nivel de átomos individuales. Ninjurin-1 es una pequeña proteína incrustada en la membrana celular.
«Al recibir la orden de suicidio, dos proteínas ninjurin-1 inicialmente se agrupan y abren una cuña en la membrana», explica Morris Degen, primer autor del estudio y Ph.D. estudiante en el Ph.D. Escuela del Instituto Suizo de Nanociencia. “Grandes lesiones y agujeros están formados por muchas proteínas adicionales que se unen a la cuña inicial. De esta manera, la membrana celular se abre pieza por pieza hasta que la célula se desintegra por completo”.
A continuación, el servicio de limpieza del propio cuerpo elimina los restos celulares.
“Ahora es evidente que las células no estallan sin ninjurin-1. Se hinchan hasta cierto punto debido a la entrada de iones, pero la ruptura de la membrana depende de la función de esta proteína”, añade Hiller. «El capítulo del libro de texto sobre la muerte celular se ampliará con estos hermosos conocimientos estructurales».
Terapia para prevenir o promover la muerte celular
Una comprensión más profunda de la muerte celular facilitará la búsqueda de nuevos objetivos farmacológicos. Las intervenciones terapéuticas para tratar el cáncer son concebibles ya que algunas células tumorales evaden la muerte celular programada.
Además, en el caso de la muerte celular prematura observada en enfermedades neurodegenerativas como la enfermedad de Parkinson o en condiciones potencialmente mortales como el shock séptico, los fármacos que interfieren en este proceso son una posible opción de tratamiento.
Referencia: “Base estructural de NINJ1-mediated
» datos-gt-translate-atributos=»[{» attribute=»»>plasma membrane rupture in cell death” by Morris Degen, José Carlos Santos, Kristyna Pluhackova, Gonzalo Cebrero, Saray Ramos, Gytis Jankevicius, Ella Hartenian, Undina Guillerm, Stefania A. Mari, Bastian Kohl, Daniel J. Müller, Paul Schanda, Timm Maier, Camilo Perez, Christian Sieben, Petr Broz and Sebastian Hiller, 17 May 2023, Nature.
DOI: 10.1038/s41586-023-05991-z
