Autofagia: el proceso de eliminación de desechos de la célula
Cuando los residuos urbanos no se recogen de manera regular, se acumulan y acaban invadiendo las calles, lo que altera el funcionamiento normal de la ciudad. Lo mismo ocurre en nuestras células. «Cuando los desechos de una célula no se eliminan, esta deja de funcionar», comenta Claudine Kraft(se abrirá en una nueva ventana), investigadora de la Universidad de Friburgo(se abrirá en una nueva ventana). «Con el tiempo, el daño puede llegar a ser tan grande que la célula termine muriendo». Aunque el organismo no tiene un camión de la basura, sí cuenta con la autofagia. «La autofagia es el proceso de eliminación de desechos de la célula», explica Kraft. «Durante la autofagia, las células encierran los desechos en membranas y los descomponen en sus componentes básicos, que después pueden ser reutilizados». No obstante, al igual que pasa con cualquier máquina, la autofagia a veces no funciona como debería. Cuando esto pasa, puede dar lugar al desarrollo de afecciones como la enfermedad de Alzheimer, la enfermedad de Parkinson o el cáncer. A pesar de su gran importancia, la autofagia sigue siendo un proceso sobre el que los científicos conocen muy poco. Sin embargo, el equipo del proyecto AutoClean, financiado con fondos europeos, se propuso cambiar esta situación. «Nuestro objetivo era determinar cómo las células inician y regulan la autofagia», explica Kraft, investigadora principal del proyecto. El proyecto fue financiado por el Consejo Europeo de Investigación(se abrirá en una nueva ventana).
Reconstruir la autofagia de abajo arriba
Para ello, el equipo multidisciplinario del proyecto reconstruyó la autofagia desde cero utilizando biología sintética, componentes purificados y fracciones celulares. «Recreamos pasos fundamentales de todo el proceso de la autofagia, desde el ensamblaje inicial del sistema de autofagia hasta la fase final de fusión del autofagosoma con el vacuolo», explica Kraft. Los investigadores descubrieron que la fosforilación mediada por la cinasa Atg1/ULK1 no se circunscribe a un único punto de control, sino que orquesta múltiples etapas de la autofagia, desde el ensamblaje inicial hasta los últimos pasos del proceso. La cinasa Atg1/ULK1 es la enzima responsable de poner en marcha la autofagia. La fosforilación es un proceso bioquímico mediante el cual esta cinasa añade un grupo fosfato a una molécula, lo cual modifica de forma notable la estructura y función de la molécula. En el proyecto también se descubrieron separaciones de fases (un proceso en el que una mezcla homogénea se divide en fases distintas y coexistentes, como el aceite en el agua) que forman centros de iniciación proteicos capaces de guiar la organización espacial durante la autofagia.
Dilucidar el potencial de la autofagia para combatir enfermedades
El proyecto AutoClean ha supuesto un gran avance en el estudio de la autofagia al introducir nuevos conceptos, como la agregación promovida por afinidad y los centros de iniciación por separación de fases, que se consideran mecanismos clave de la autofagia y que, quizá, también sean fundamentales en otras vías celulares. Además, al reconstruir cómo se inicia y regula la autofagia a nivel molecular, el proyecto ofrece conocimientos prácticos sobre cómo se podría controlar este proceso en enfermedades relacionadas con agregados proteicos, lo que podría guiar el desarrollo de tratamientos. «La autofagia es vital para la salud celular, y su desregulación se ha relacionado con enfermedades como la neurodegeneración, las infecciones y el cáncer», concluye Kraft. «Nuestra investigación abre posibilidades para manipular la autofagia con el objetivo de eliminar agregados u orgánulos responsables de determinadas enfermedades». Kraft y su equipo se proponen ampliar los resultados del proyecto aplicando sus sistemas modulares para estudiar los centros de iniciación y la autofagia como posibles dianas terapéuticas en enfermedades relacionadas con agregados proteicos. Con ello, esperan desarrollar estrategias terapéuticas que ayuden a restaurar o promover los mecanismos de degradación selectiva. Además de sus investigaciones y hallazgos, el proyecto también ha contribuido a fomentar una comunidad científica más inclusiva. Por ejemplo, la participación de Kraft en la iniciativa Women in Autophagy(se abrirá en una nueva ventana) sigue empoderando a las mujeres y a otras identidades de género infrarrepresentadas en el campo de la autofagia.
