14/08/2011 - Los motores moleculares ahorran energía celular

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Se descubre el mecanismo mediante el cual los motores celulares auto inhiben su funcionamiento para ahorrar energía. Los motores moleculares, en la mayoría de los tipos de células, trabajan para transportar una carga interna, como los orgánulos asociados con la producción de energía y el transporte de nutrientes, incluso la célula completa.

Ahora se ha descubierto cómo estos motores moleculares entran en un modo de "ahorro de energía".

Los motores moleculares

Las células cuentan con pequeños motores moleculares para transportar una carga, como el ARN mensajero y orgánulos, dentro de la célula. Este sistema de transporte es muy importante, ya que el trastorno de los motores producto de defectos genéticos da lugar a enfermedades fatales en los humanos.

Los motores moleculares en las células nerviosas

Las proteínas que constituyen los motores celulares juegan un importante papel en todas las células eucariotas, pero en el caso de las células nerviosas son particularmente críticas. Las proteínas sintetizadas en el cuerpo de la célula, como los receptores de los neurotransmisores, necesitan ser transportadas hacia el axón. Los problemas en este sistema de transporte pueden tener relación con una serie de enfermedades neurológicas.

Se resuelve un rompecabezas molecular

Un nuevo estudio publicado en Science describe cómo los motores se pliegan sobre sí mismos, ahorrando energía, cuando no se requiere de sus servicios de transporte. La solución de este rompecabezas molecular provee una nueva visión sobre cómo se regulan las proteínas que conforman los motores moleculares, y puede abrir nuevas vías para el tratamiento de varias enfermedades neurodegenerativas, como el Alzheimer y la enfermedad de Huntington.

El ahorro de energía celular en la neurona

La kinesina 1 es la proteína motora principal que mueve una carga desde el cuerpo de la célula nerviosa hacia el axón. Una molécula típica de kinesina tiene dos colas en un extremo que se unen a la carga y dos cabezas globulares en el otro extremo que van rodando a lo largo de unas fibras que se encuentran dentro de la célula llamadas microtúbulos, de esta manera van arrastrando la carga. El movimiento de las cabezas, o dominios motores, consume la energía liberada por la ruptura de ATP, la molécula que almacena la energía que se necesita en el funcionamiento de la célula.

Cuando no hay carga la kinesina se pliega sobre sí misma para prevenir que el ATP se desperdicie. Los científicos sabían que una cola se unía a las dos cabezas para mantener a la molécula en un estado de plegamiento en el que se inhibía el funcionamiento normal, pero el mecanismo molecular subyacente había permanecido poco claro. Se habían propuesto algunas posibilidades, pero los últimos hallazgos sugieren una única solución.

La inhibición del dominio motor

El nuevo hallazgo descartó todas las proposiciones que se habían hecho hasta el momento sobre la manera en que el dominio de la cola inhibe al dominio motor. No se provoca un cambio conformacional en el motor, ni se bloquean las superficies que interaccionan con el ATP o la pista de los microtúbulos.

En realidad uno de los dominios de la cola interacciona con las cabezas impidiendo su separación. Como la separación de las cabezas es necesaria para la ruptura de la molécula de ATP y la consiguiente generación de energía, este impedimento hace que el motor deje de generar el "combustible" en ausencia de la carga.

Las otras kinesinas

Los investigadores sugieren que otras kinesinas pueden estar reguladas por el mismo mecanismo de auto inhibición. Los humanos tienen docenas de diferentes motores de kinesinas que transportan una variedad de cargas, incluso proteínas relacionadas con la enfermedad de Alzheimer, la de Huntington y el Parkinson.

Las kinesinas también están involucradas en la separación de los cromosomas durante la división celular, por lo que estos motores pueden ser una diana para terapias contra el cáncer que intenten detener los motores que transportan los cromosomas, lo cual puede prevenir que las células cancerígenas se multipliquen.

La investigación fue financiada por el instituto de Investigación del Cáncer del Reino Unido; los Institutos Nacionales de Salud y la Fundación Nacional para la Ciencia de los Estados Unidos y la Agencia para la Ciencia, Tecnología e Investigación de Singapur.

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