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Los investigadores descubren las proteínas involucradas en las redes de comunicación clave, lo que podría ayudarnos a comprender mejor enfermedades como el cáncer y la obesidad. Nuestros muchos sistemas de órganos diferentes están en constante comunicación entre sí. Durante el ejercicio, por ejemplo, los músculos envían señales a la grasa y al tejido hepático para que liberen sus fuentes de energía. Si bien estas redes de comunicación desempeñan un papel fundamental en nuestros cuerpos todos los días, históricamente ha sido difícil descubrir tales vías. Los científicos de Scripps Research, la Universidad del Sur de California y otros lugares ahora han creado con éxito un modelo para etiquetar y rastrear las señales de proteínas que permiten la comunicación de órgano a órgano.

Como describieron los investigadores en Open Biology el 10 de agosto de 2022, su nuevo modelo de ratón marca las proteínas que una célula secreta y rastrea su movimiento por todo el cuerpo. Esta nueva tecnología podría dar forma a nuestra comprensión molecular del tejido sano frente al enfermo, así como el papel que desempeña la comunicación entre órganos en el inicio y la progresión de la enfermedad.

«Este nuevo modelo se puede comparar con el establecimiento de un sistema de pasaporte en el cuerpo, ya que estamos identificando de dónde provienen las proteínas y hacia dónde van», dice la coautora del estudio Ilia Droujinine, PhD, becaria de Scripps e investigadora principal en el Departamento de Medicina Molecular de Scripps Research. «Finalmente podemos sacar a la luz estas redes de comunicaciones interconectadas y luego desarrollar tratamientos basados ​​en este nuevo conocimiento».

Los investigadores han utilizado otros métodos, como enfoques virales, para comprender la secreción de proteínas y las formas en que los órganos se comunican entre sí. Si bien estas técnicas han brindado información invaluable sobre las proteínas expresadas en un organismo, no son lo suficientemente sensibles para etiquetar proteínas de baja abundancia o el origen y el destino final de las interacciones entre proteínas. Pero con este nuevo modelo, los científicos ahora pueden comprender el camino exacto que toma una proteína en particular.

En el estudio, los investigadores utilizaron una enzima llamada BirA*G3, que marca las proteínas secretadas con una etiqueta de biotina. Estas etiquetas de biotina se detectaron luego en ratones vivos usando un método llamado proteómica de espectrometría de masas cuantitativa, que se usa para medir las proteínas en una muestra. Esto reveló de dónde se originaron las proteínas y hacia dónde viajaron en el cuerpo. Cuando BirA*G3 se activó ampliamente en todo el cuerpo, los investigadores encontraron que todas las proteínas secretadas se etiquetaron con éxito, incluso las proteínas de baja abundancia con propiedades similares a las hormonas. Del mismo modo, cuando BirA*G3 se activó únicamente en el hígado, solo se destacaron las proteínas secretadas relacionadas con ese sistema de órganos, lo que también muestra la alta especificidad del modelo.

«Dado el papel central de proteínas clave secretadas como la insulina, existe un gran interés en identificar nuevas proteínas secretadas», dijo Andrew McMahon, PhD, autor principal del estudio y presidente del Departamento de Biología de Células Madre y Medicina Regenerativa. en la Universidad del Sur de California. «Los estudios del genoma sugieren que quedan muchas proteínas nuevas por caracterizar. Esperamos profundizar en esta área ahora que hemos validado la tecnología».

Hay innumerables aplicaciones de investigación para esta tecnología, señala Droujinine. Con este tipo de modelo, los científicos pueden comenzar a mapear vías de enfermedades inexploradas y, en última instancia, desarrollar tratamientos específicos, ya que muchas enfermedades se originan en un solo órgano y, finalmente, se propagan a otros. El cáncer, con sus propiedades metastásicas, es un ejemplo. Por otro lado, los estudios han demostrado que muchas de las complicaciones de salud que surgen de la obesidad podrían deberse a una comunicación defectuosa de los órganos, pero muchos de los mecanismos moleculares aún se desconocen.

«Cualquier proteína que descubramos que desempeñe un papel en la enfermedad tiene el potencial de traducirse en un tratamiento», agrega Droujinine. Además de Droujinine y McMahon, los autores del estudio, «Un modelo genético para el etiquetado de proximidad in vivo del secretoma de mamíferos», incluyen a Rui Yang, Amanda S. Meyer, Jinjin Guo, Jill A. McMahon de la Universidad del Sur de California ( USC); Namrata D. Udeshi, Dominique K. Carey, Charles Xu y Steven A. Carr del Instituto Broad de Harvard y el MIT; Yanhui Hu, David Rocco y Norbert Perrimon de la Facultad de Medicina de Harvard; Qiao Fang de la Universidad de Toronto; Jihui Sha y James Wohlschlege de UCLA; Shishang Qin de la Universidad de Pekín; y Alice Y. Ting de Chan Zuckerberg Biohub. Este trabajo fue apoyado por una subvención NIH Transformative R01 5R01DK121409 para APM, AYT, SAC y NP, y la financiación del HHMI para NPIAD reconoce el apoyo de la Fundación Ellen Browning Scripps.

Fuente: https://www.sciencedaily.com

Referencia: Yang R, Meyer AS, Droujinine IA, et al. A genetic model for in vivo proximity labelling of the mammalian secretome. Open Biol. 2022 Aug;12(8):220149.