Cómo las células se preparan para periodos de hambruna

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23-02-2012

Azúcar, colesterol, fosfatos, zinc - un cuerpo sano es sorprendentemente bueno para mantener estos nutrientes vitales en los niveles apropiados dentro de las células. Desde un punto de vista ingenieril, se puede modelar el proceso que mantiene constante estos niveles, como una bomba que actúa sobre la superficie de una célula: Cuando la concentración de un nutriente dentro de la célula, por ejemplo azúcar, cae, el mecanismo de la bomba podría simplemente aumentar su velocidad hasta que los niveles de azúcar vuelvan a la normalidad. Sin embargo, aunque parezca extraño, los niveles de nutrientes en las células son regulados por dos tipos de bombas: Una de ellas es activada en "buenos tiempos", cuando alrededor de la célula abunda un nutriente en particular, y la otra es activada en "malos tiempos", cuando el alimento escasea. ¿Por qué las células necesitan este mecanismo dual?

Un nuevo estudio del Instituto Weizmann, publicado en Science, podría proporcionar la respuesta. La investigación se llevó a cabo en el laboratorio de la Profa. Naama Barkai del Departamento de Genética Molecular por el estudiante postdoctoral el Dr. Sagi Levy y el estudiante de postgrado Moshe Kafri con el técnico de laboratorio Miri Carmi.

Se sabe que cuando el nivel de fosfato o de zinc alrededor de una célula de levadura cae, el número de bombas de "malos tiempos" en la superficie celular se multiplica hasta un centenar de veces. Cuando el fosfato, o el zinc, se vuelve abundante, estas bombas se retiran, mientras que las bombas de los "buenos tiempos" regresan a la superficie de las células en grandes cantidades.

En su nuevo estudio, los científicos descubrieron que las células que reprimen las bombas de los "malos tiempos" cuando un alimento es abundante, son mucho más eficientes para prepararse para periodos de hambruna y recuperarse de ellos, que las células que habían sido alterados genéticamente para evitar la represión. La conclusión: las bombas de los "buenos tiempos" al parecer, sirven como un mecanismo de señalización que advierte a la célula de la levadura que la inanición se acerca. Tal advertencia previa da a la célula más tiempo para acumular nutrientes escasos; la preparación a fondo también ayuda a la célula a crecer más rápido una vez que la época de escasez ha terminado.

Así, el sistema de doble bomba parece ser parte de un mecanismo regulador que permite a la célula lidiar eficazmente con las fluctuaciones del suministro de nutrientes. A diferencia del modelo de una bomba, este astuto mecanismo le da a la célula ciertas ventajas relacionadas con su propia supervivencia.

Si estos resultados resultan ser ciertos para las células humanas, podrían explicar cómo nuestro cuerpo mantiene los niveles adecuados de nutrientes en diferentes tejidos y órganos. La comprensión del mecanismo de regulación de doble bomba podría ser crucial, ya que su mal funcionamiento podría estar relacionado con varias alteraciones metabólicas.

Los proyectos de investigación de la Profa. Naama Barkai son apoyados por el Galardón Helen y Martin Kimmel de Investigaciones Innovadoras; la Fundación Jeanne y Joseph Nissim para la Investigación de Ciencias de la Vida; el Carolito Stiftung; Lorna Greenberg Scherzer, Canadá; el Patrimonio de John Hunter; el Minna James Heineman Stiftung; el Consejo Europeo de Investigación; y el Patrimonio de Hilda Jacoby-Schaerf. La Profa. Barkai es la titular de la Cátedra Profesional Lorna Greenberg Scherzer.