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lunes, 3 de octubre de 2016

Yoshinori Ohsumi, japonés y Nobel de medicina (2016) por su estudio de la 'autofagia'


El científico japonés Yoshinori Ohsumi ha recibido el Premio Nobel de Medicina por sus descubrimientos en torno a los mecanismos del proceso celular conocido como autofagia.

El japonés Yoshinori Ohsumi, Nobel de Medicina 2016 por su estudio de la 'autofagia'















El japonés Yoshinori Ohsumi fue galardonado este lunes con el premio Nobel de Medicina 2016 por el descubrimiento del mecanismo de la "autofagia", un procedimiento para degradar y reciclar componentes celulares, según anunció el Instituto Karolinska de Estocolmo. 

La palabra autofagia proviene de los términos griegos auto-, que significa "sí", y phagein, que significa "comer". Por lo tanto, la autofagia denota "auto alimentación". Este concepto surgió durante la década de 1960, cuando los investigadores observaron por primera vez que la célula era capaz de destruir parte de su propio material, encerrándolo en membranas y formando una especie de vesículas en foram de saco que son transportadas a compartimentos de reciclaje o lisosomas. 

A pesar de que el fenómeno se observó hace ya más de cincuenta años, las dificultades en su estudio hicieron que poco más se supiera de sus características y proceso. Hasta que en la década de 1990, una serie de experimentos realizados por Yoshinori Oshumi arrojaron luz. El científico japonés utilizó levadura de panadero para identificar los genes esenciales para la autofagia y pasó dilucidar los mecanismos subyacentes de la autofagia en la levadura, que utiliza una sofisticada maquinaria, similar a la de nuestras células.

Los descubrimientos de Oshumi condujeron a un nuevo paradigma en la comprensión de cómo la célula recicla su contenido: sus estudios abren el camino para la comprensión de la importancia fundamental de la autofagia en muchos procesos fisiológicos, tales como en la adaptación a la inanición o la respuesta a la infección. También descubrió que el proceso de autofagia está involucrado en mutaciones genéticas que pueden causar enfermedad, comocáncer o enfermedades neurológicas.

Degradación

A mediados de la década de los ciencuenta, los científicos observaron un nuevo compartimento celular especializado, llamado un orgánulo, que contiene enzimas que digieren proteínas, carbohidratos y lípidos. Este compartimiento especializado se conoce como un "lisosoma" y funciona como una estación de trabajo para la degradación de material celular. El científico belga Christian de Duve fue galardonado con el Premio Nobel de Fisiología o Medicina en 1974 por el descubrimiento estos los lisosomas

Las nuevas observaciones durante la década de 1960 mostraron que grandes cantidades de contenido celular, e incluso los orgánulos enteros, a veces se podían encontrar en el interior de los lisosomas. Y la célula parecía tener una estrategia para la entrega de gran carga de su contenido a los lisosomas. El análisis adicional bioquímico y microscópico reveló un nuevo tipo de vesícula que transportaba la carga celular hacia los lisosomas para la degradación. Christian de Duve, el científico detrás del descubrimiento del lisosoma, acuñó el término autofagia, "auto-alimentación", para describir este proceso y estas recién descubiertas vesículas fueron nombradas autofagosomas: 


Y en los 70 y los 80, las investigaciones se centraron en la aclaración de otro sistema utilizado para degradar las proteínas, el "proteasoma". Dentro de este campo de investigación Aaron Ciechanover, Avram Hershko e Irwin Rose fueron galardonados con el Premio Nobel de Química 2004 por "el descubrimiento de la degradación de proteínas mediada por ubiquitina". El proteasoma explica de manera eficiente cómo se degradan las proteínas una por una, pero este mecanismo no explicaba cómo la célula se deshace de los complejos de proteínas más grandes y orgánulos gastados. Entonces, se pensó que el proceso de autofagia podría ser la respuesta y la cuestión se centró en cuáles eran los mecanismos utilizados para ello.

Experimento innovador

Yoshinori Oshumi había estado activo en diversas áreas de investigación, pero cuando arrancó su propio laboratorio en 1988 empezó a centrar sus esfuerzos en la degradación de proteínas en la vacuola, un orgánulo que corresponde a los lisosomas en células humanas. 

Las células de levadura son relativamente fáciles de estudiar y por lo tanto a menudo se utilizan como modelo para las células humanas. Son particularmente útiles para la identificación de genes que son importantes en las vías celulares complejos. Pero Oshumi se enfrentó a un reto importante: las células de levadura son pequeñas y sus estructuras internas no se distinguen fácilmente bajo el microscopio, por lo que no estaba seguro de si la autofagia existía en este organismo. 

El objetivo de Oshumi era aislar el proceso de autofagia para hacer visibles los genes en él implicados. Para ello, cultivó levadura mutante, sin enzimas de degradación vacuolar, y estimuló, por el "hambre" de las células, la autofagia. Los resultados fueron sorprendentes. En cuestión de horas, las vacuolas se llenan de pequeñas vesículas que no habían sido degradadas. El de Oshumi demostró que existe autofagia en células de levadura y, lo que más importante, ideó un método con el que podía identificar y caracterizar los genes clave involucrados en este proceso.


Los genes de la autofagia

Oshumi ahora se aprovechó de sus cepas de levadura manipuladas, en las que se habían acumulado los autofagosomas. El siguiente paso de Oshumi fue exponer las células de levadura a mutaciones genéticas al azar e inducirlas después a la autofagia. Así, si no se producía esa acumulacióan observada previamente, se deducía que los genes modificados eran importantes para la autofagia. Su estrategia funcionó. Un año después de su descubrimiento de, proceso en la levadura, Oshumi había identificado los primeros genes esenciales para la autofagia: los resultados mostraron que la autofagia es controlada por una cascada de proteínas y complejos de proteínas. 

Implicaciones en los seres humanos

Las herramientas de investigación necesarias para investigar la importancia de la autofagia en los seres humanos ya estaban disponibles. Gracias a Oshumi y a los que han seguido sus pasos, ahora sabemos que la auofagia controla importantes funciones fisiológicas en los componentes celulares, que necesitan ser degradados y reciclados. La autofagia es esencial para la respuesta celular a la inanición y otros tipos de estrés. Después de una infección, la autofagia puede eliminar la invasión de bacterias y virus intracelulares. Además, contribuye al desarrollo embrionario y a la diferenciación celular. Las células también utilizan la autofagia para eliminar las proteínas y orgánulos dañados, un mecanismo de control de calidad que es fundamental para contrarrestar las consecuencias negativas del envejecimiento.

Perturbaciones de la autofagia se han relacionado con la enfermedad de Parkinson, ladiabetes tipo 2 y otros trastornos que aparecen en los ancianos. Las mutaciones en los genes autofagia pueden causar enfermedad genética. Las alteraciones en la maquinaria de la autofagia también se han relacionado con el cáncer. Una intensa investigación está en curso para desarrollar fármacos que puedan dirigirse a la autofagia en diversas enfermedades.

La autofagia se conoce desde hace más de 50 años, pero su importancia fundamental en la fisiología y la medicina solamente fue reconocida después del cambio de paradigma que supuso la investigación de Yoshinori Oshumi en los noventa, por la que se le ha otorgado el Premio Nobel de este año en la fisiología o la medicina.
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