Los científicos definen completamente el proceso de metilación

Los científicos definen completamente el proceso de metilación

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Crédito: CC0 Dominio público

Los investigadores de UNSW Sydney, por primera vez, han definido completamente el proceso celular esencial conocido como metilación. En un artículo publicado en el procedimientos de la Academia Nacional de Cienciasel estudio histórico enfatiza el papel esencial que juega la metilación en la creación de proteínas.

La metilación es una reacción química en la que una molécula pequeña, conocida como grupo metilo, se agrega o «marca» el ADN, las proteínas u otras moléculas. El proceso de metilación puede afectar el comportamiento de una célula, por ejemplo, impulsando el desarrollo y la diferenciación de las células madre.

Juntos, Dra. Joshua Hamey y el profesor Marc Wilkins, de la Escuela de BABS, han definido completamente qué proteínas en una célula de levadura llevan grupos metilo, dónde se encuentra la etiqueta y qué maquinaria se ha utilizado para colocarlos allí.

«Hay algunos aspectos de la célula que se han entendido de manera integral desde hace un tiempo, como la secuencia de ADN de muchos genomas», dice el Dr. Hamey, autor principal del estudio. Sin embargo, otros sistemas, como el marcado químico de proteínas de la célula, casi nunca se entienden sistemáticamente.

«Hemos utilizado un método formal para descubrir exactamente lo que no sabemos sobre la metilación», dice el Dr. Hamey. A través de una revisión de toda la literatura existente sobre la metilación, el dúo ha llegado a la conclusión de que, de hecho, conocemos la gran mayoría de este proceso, y queda muy poco por descubrir.

«Hemos propuesto una imagen casi completa de este sistema», dice el Dr. Hamey. «Y si bien implica que no hay más detalles por descubrir en esta área, abre nuevas y emocionantes preguntas sobre el sistema en su conjunto y lo que realmente hace esta etiqueta de metilación».

¿Siempre hay más por descubrir?

«Nuestro trabajo se trata de tratar de entender cómo las células manejan la información y toman decisiones», dice el Prof. Wilkins. «Esto es importante ya que las células toman decisiones todo el tiempo para adaptarse a los cambios en el entorno, cambiar lo que hacen, seguir creciendo o morir».

Algo que se sabe desde hace algún tiempo es que dentro de una célula, las proteínas se pueden etiquetar con pequeñas moléculas, que sirven como unidades de información o datos. Pero hasta ahora nunca hemos sabido, para ninguna célula, cuántos de cualquier tipo de etiqueta de proteína tiene la célula y qué maquinaria usa la célula para colocarlos allí.

El sistema de metilación incluye enzimas que modifican otra proteína añadiendo una pequeña molécula, en este caso un grupo metilo, y ‘etiquetándola’. La adición de grupos metilo puede afectar la forma en que algunas moléculas actúan en el cuerpo y los cambios en los patrones de metilación de genes o proteínas pueden influir en el riesgo de una persona de desarrollar ciertas enfermedades, incluido el cáncer.

«Este es el espacio en el que hemos estado trabajando experimentalmente durante mucho tiempo», dice el Prof. Wilkins. «Me propuse caracterizar este tipo particular de modificación celular [methylation]pero con un enfoque en trabajar dentro de la levadura, como un organismo modelo para células humanas y animales».

A lo largo de los años, el prof. Wilkins, Dra. Hamey y otros que trabajaban en el campo descubrieron más características de este proceso, hasta que llegó al punto en que se identificaban cada vez menos características.

«En cierto punto, cuanto más intentábamos, menos podíamos encontrar», dice el Dr. Hamey. «El paradigma existente en este campo es que siempre hay más por descubrir. Pero este documento desafía esa idea».

Definición del sistema de metilación

Juntos, Dra. Hamey y Prof. Wilkins analizó sistemáticamente toda la literatura existente sobre el proceso de metilación en levadura. «Encontramos una manera de catalogar la evidencia a favor y en contra de que haya ‘más’ por descubrir en el sistema biológico de metilación», dice el Prof. Wilkins.

En cualquier proceso de metilación, existe una conexión entre dos proteínas (la enzima que lleva el grupo metilo y la proteína que se metila), que constituyen la unidad central de este sistema. «Entonces, si hubiera más por descubrir, esencialmente habrá una interacción entre estas dos proteínas que no conocemos», dice el Dr. Hamey.

«Pudimos utilizar el conocimiento de esta conexión para catalogar la evidencia existente y determinar si hay más de estas conexiones que aún se desconocen, y si es así, cuántas».

A través de este proceso sistemático, llegaron a la conclusión de que la metilación se entiende por completo en el organismo modelo de levadura.

Controlar el crecimiento y el comportamiento de las células

Una gran cantidad de estos eventos de metilación son muy importantes para controlar la respuesta de la célula a las señales externas, así como para la señalización dentro de la célula. Estos procesos de señalización son importantes para controlar el estado de la célula, en particular la maquinaria que construye las proteínas.

«Como resultado de nuestra revisión sistemática, podemos decir que este sistema parece tratar principalmente de controlar la forma en que la célula produce proteínas, que es fundamental para el funcionamiento de la célula», dice el Dr. Hamey.

Tener una imagen completa de la metilación y su papel esencial en la síntesis de proteínas abre nuevas vías sobre cómo podemos controlar aspectos del crecimiento y el comportamiento celular.

«Enfocamos nuestro trabajo en la célula de levadura, que tiene muchas similitudes con la célula humana pero es más simple de estudiar, y los hallazgos tienen implicaciones directas para la manipulación de la levadura en cosas como la elaboración de cerveza, el horneado y los biocombustibles, y también cómo las infecciones por levaduras y hongos en pacientes, como la candidiasis y la tiña, pueden tratarse potencialmente», dice el Prof. Wilkins.

«Además, ahora que tenemos este mapa completo, podemos hacer preguntas sistemáticas sobre por qué evolucionó este sistema y su función en el control de los procesos biológicos centrales», dice el Dr. Hamey. «Estas son las preguntas que ahora estamos abordando».

Más información:
Joshua J. Hamey et al, La red de metilación de proteínas en la levadura: un hito en la integridad de una modificación postraduccional eucariótica, procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias (2023). DOI: 10.1073/pnas.2215431120

Proporcionado por la Universidad de Nueva Gales del Sur

Citación: ‘¿Cómo sabemos lo que no sabemos?’: Los científicos definen completamente el proceso de metilación (2023, 1 de junio) recuperado el 3 de junio de 2023 de https://phys.org/news/2023-06-dont-scientists -metilación.html

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