martes, 8 de octubre de 2013

Sistema de transporte celular. Créditos: Nobel Media.

El Premio Nobel de Medicina 2013 reconoce a tres científicos que resolvieron cómo la célula organiza su sistema de transporte. Los galardonados descubrieron los principios moleculares que rigen la entrega en el lugar adecuado en el momento preciso de la célula.

Cada célula fabrica y exporta moléculas. Por ejemplo, la insulina se fabrica y se libera en la sangre, en tanto moléculas de señalización llamadas neurotransmisores se envían de una célula nerviosa a otra. Tales moléculas son enviadas en pequeños paquetes llamados vesículas.

Randy Schekman descubrió un conjunto de genes que se necesitan para el tráfico de vesículas. James Rothman mostró como la maquinaria de proteínas permite que las vesículas se unan a las partículas que se transportan para permitir la transferencia. Thomas Südhof desveló como determinadas señales sirven para que la vesícula libere su carga con precisión.

Mediante sus descubrimientos Rothman, Schekman y Südhof pusieron de manifiesto un preciso sistema de control para el transporte y entrega de carga molecular. Alteraciones en el sistema de transporte tiene nocivos efectos y contribuyen al desarrollo de enfermedades neurológicas, diabetes y trastornos inmunológicos.

¿Cómo se desarrolla el transporte?


Una oficina de paquetería, requiere un sistema que asegure que la carga correcta se envíe al destino adecuado en el momento preciso. La célula con sus diferentes estructuras llamadas organelos, se enfrenta a un problema similar. En una célula se producen grandes moléculas como hormonas, neurotransmisores, citosinas y enzimas que requieren sean entregados a otros lugares dentro de la célula o fuera de ella, Son sucesos de gran importancia, ya que desencadenan reacciones nerviosas cuando se trata de sustancias transmisoras o controla el metabolismo en el caso de las hormonas.

Randy Schekman inició sus estudio en la década de 1970 para identificar la base genética del sistema de transporte, para ello uso la levadura como un sistema modelo. Producto de su investigación identificó como células de levadura tenían una defectuosa maquinaria de transporte, semejante a un sistema de trasporte público mal planificado. La causa eran genes mutados. Schekman identificó tres clases de genes que controlan el sistema de transporte celular.

Acoplamiento preciso


James Rothman  intrigado por la naturaleza del sistema de transporte estudio el transporte en vesículas de mamíferos entre 1980 y 1990. Rothman descubrió una compleja proteína responsable de que las vesículas se unan como si se tratará de una cremallera. Que exista una variedad de estas proteínas que permitan combinaciones específicas asegura que la carga se entregue en el lugar preciso. El mismo principio funciona dentro de la célula permitiendo que cuando una vesícula de una membrana externa se una libere su contenido.

Los genes responsables que Schekman había descubierto en la levadura, correspondían a los que Rothman descubrió en mamiferos, revelando un origen evolutivo en el sistema de transporte.

El tiempo es todo


Thomas Südhof estaba interesado en saber cómo se comunican las células nerviosas en el cerebro. A través de moléculas de señalización, neurotransmisores, se fusionan con la membrana externa de las células nerviosas empleando el sistema de transporte propuesto por Rothman y Schekman. Mediante estas vesículas se puede liberar su contenido en células nerviosas vecinas; pero ¿cómo se controla la liberación de forma adecuada? Se sabe que los iones de calcio son responsables desde 19990, cuando Südhof encontró calcio en las proteínas sensibles de las células nerviosas. Descubrió que la maquinaria celular responde a la afluencia de iones de calcio que dirige a las proteínas para unirse rápidamente a la membrana externa de la célula receptora. En ese momento se abre el conducto y se libera la sustancia.

El transporte vesicular permite comprender procesos de las enfermedades


Los tres ganadores del Premio Nobel han descubierto un proceso fundamental en la fisiología celular. Estos descubrimientos han tenido un impacto importante en nuestra comprensión de cómo se entrega la carga con tiempo y precisión , dentro y fuera de la célula . Transporte de vesículas y fusión funcionan con los mismos principios generales, en organismos tan diferentes como la levadura y el hombre. El sistema es crítico para una variedad de procesos fisiológicos en los que debe controlarse la fusión de vesículas , que van desde la señalización en el cerebro para la liberación de hormonas y citoquinas inmunes . Transporte defectuoso de vesículas produce en una variedad de enfermedades que incluyen trastornos neurológicos e inmunológicos, así como en la diabetes . Sin esta maravillosamente exacta organización, la célula podría caer en el caos.

Galardonados


James E. Rothman nació 1950 en Haverhill , Massachusetts, EE.UU. . Recibió su doctorado de la Escuela de Medicina de Harvard en 1976 , fue becario postdoctoral en el Massachusetts Institute of Technology, y se trasladó en 1978 a la Universidad de Stanford en California, donde comenzó sus investigaciones sobre las vesículas de la célula. Rothman también ha trabajado en la Universidad de Princeton , el Instituto Sloan -Kettering Cáncer del Memorial y la Universidad de Columbia . En 2008 , se unió a la facultad de la Universidad de Yale en New Haven, Connecticut, EE.UU. , donde actualmente es profesor y presidente del Departamento de Biología Celular .

Randy W. Schekman nació 1948 en St. Paul , Minnesota, EE.UU., estudió en la Universidad de California en Los Ángeles y en la Universidad de Stanford, donde obtuvo su doctorado en 1974 bajo la dirección de Arthur Kornberg (Premio Nobel 1959 ) y en el mismo departamento que Rothman se unió pocos años después . En 1976 , Schekman unió a la facultad de la Universidad de California en Berkeley, donde actualmente es profesor en el Departamento de Biología Molecular y Celular . Schekman es también investigador del Instituto Médico Howard Hughes.

Thomas C. Südhof nació en 1955 en Göttingen, Alemania. Estudió en la Georg -August- Universität Göttingen , en donde recibió un MD en 1982 y un doctorado en la neuroquímica del mismo año. En 1983, se trasladó al Centro de la Universidad de Texas Southwestern Medical en Dallas, Texas, EE.UU., con una beca postdoctoral con Michael Brown y Joseph Goldstein ( quien compartió el Premio Nobel 1985 de Fisiología o Medicina) . Südhof se convirtió en un investigador del Instituto Médico Howard Hughes en 1991 y fue nombrado profesor de Fisiología Molecular y Celular de la Universidad de Stanford en 2008.

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