Los científicos que exploran el proceso de envejecimiento humano han descubierto un nuevo contendiente, una proteína poco estudiada en las estructuras celulares que no ha recibido mucha cobertura a pesar de ser uno de los primeros orgánulos descubiertos hace más de un siglo.
El aparato de Golgi, también conocido como aparato de Golgi y complejo de Golgi, es un orgánulo de aspecto extraño, como una lámina de masa doblada o capas de capa de azúcar. Pero juega un papel importante en células complejas de plantas y animales, procesando y empaquetando proteínas y lípidos antes de transportarlos a otras partes de la célula o secretarlos.
En 1898, Camillo Golgi, un biólogo italiano que estudiaba el sistema nervioso, se sorprendió al descubrir este orgánulo. Por lo tanto, los científicos de la Universidad de California en Riverside (UCR) también tropezaron con un aspecto especial de este orgánulo mientras estudiaban los factores estresantes de las plantas: tiene un gran potencial para proteger la vida útil de las células.
"Para nosotros, este descubrimiento es enorme", dijo la coautora del estudio Katie Dehesh, profesora del Departamento de Bioquímica Molecular de la UCLA. "Por primera vez, hemos identificado la profunda importancia de un orgánulo en la célula que no había estado implicado previamente en el proceso de envejecimiento".
Mientras estudiaban cómo las células vegetales de Arabidopsis (Arabidopsis thaliana) controlan las respuestas a factores estresantes como la infección y la luz insuficiente, los investigadores descubrieron que el aparato de Golgi y una proteína clave en su interior desempeñan un papel importante en la supervivencia celular cuando se enfrentan al estrés externo.
Las proteínas oligoméricas de Golgi (COG) conservadas ayudan al Golgi a unir azúcares (carbohidratos) a otras proteínas y lípidos, y luego transferir estos paquetes a otras proteínas y lípidos. El proceso de glicosilación es fundamental para la función celular y muchos procesos biológicos, como el plegamiento de proteínas y la función de respuesta inmune adaptativa.
"El aparato de Golgi es como la oficina de correos de la célula", dijo el autor principal, Heeseung Choi, investigador del Departamento de Botánica y Ciencias Vegetales de la UCLA. "Empaquetan y envían proteínas y lípidos a donde se necesitan. El daño al aparato de Golgi puede causar caos y problemas en las actividades de una célula, afectando el funcionamiento de la célula y su mantenimiento saludable". Los investigadores compararon las proteínas COG con carteros, que supervisan el movimiento de las "envolturas" de vesículas que transportan otras moléculas por la célula.
Para COG, los investigadores diseñaron plantas para que no pudieran producir la proteína de forma natural. Si bien estas plantas crecen normalmente en condiciones óptimas, una vez que pierden luz, disminuyen rápidamente y son incapaces de convertir la luz solar en azúcar. De hecho, las plantas sin COG se marchitaron, amarillearon y murieron tres veces más rápido que los especímenes no modificados en las mismas condiciones de falta de luz.
"En la oscuridad, los mutantes COG mostraron signos de senescencia que normalmente aparecerían en plantas silvestres no modificadas alrededor del día nueve", dijo Choi. "Pero en los mutantes, estos signos aparecieron en sólo tres días".
Sin embargo, al restaurar la capacidad de las plantas para producir COG, sus síntomas desaparecieron y se asemejaron a especímenes "normales". "Una vez que revertimos las mutaciones, es como si nada hubiera pasado", dijo Dehesh.
Estas respuestas resaltan la importancia crítica de las proteínas COG y la función normal de Golgi en el manejo del estrés.
¿Qué tiene esto que ver con nosotros? Aunque las células vegetales son claramente diferentes de las células animales, en todas nuestras complejas células eucariotas existe una "oficina de correos" de Golgi.
Estudios anteriores han encontrado que la disfunción del complejo COG humano, que está compuesto por ocho subunidades de proteína COG, puede afectar gravemente funciones biológicas clave como la glicosilación, la clasificación de proteínas y el funcionamiento general del aparato de Golgi. La disfunción y desregulación de la glicosilación de Golgi también se asocian con la proliferación de células cancerosas y la progresión de la enfermedad.
Los investigadores ahora planean estudiar los efectos de la alteración de esta vía en las células humanas y sus posibles vínculos con los efectos del envejecimiento y el estrés. Las posibles terapias dirigidas podrían mejorar la salud celular y defenderse contra los factores de estrés que pueden provocar un envejecimiento prematuro.
"Nuestro estudio no sólo mejora nuestra comprensión de cómo envejecen las plantas, sino que también proporciona pistas importantes sobre el envejecimiento en los humanos", dijo Dehesh. "Cuando el complejo proteico COG no funciona correctamente, puede hacer que nuestras células envejezcan más rápidamente, como vemos en las plantas. Este avance podría tener profundas implicaciones para el estudio del envejecimiento y las enfermedades relacionadas con la edad".
La investigación fue publicada en la revista Nature Plants.