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Quilo de Ciencia

El quilo, con “q” es el líquido formado en el duodeno (intestino delgado) por bilis, jugo pancreático y lípidos emulsionados resultado de la digestión de los alimentos ingeridos. En el podcast Quilo de Ciencia, realizado por el profesor Jorge Laborda, intentamos “digerir” para el oyente los kilos de ciencia que se generan cada semana y que se publican en las revistas especializadas de mayor impacto científico. Los temas son, por consiguiente variados, pero esperamos que siempre resulten interesantes, amenos, y, en todo caso, nunca indigestos.

Ministerio de Ciencia e Innovación

Fundación Española para la Ciencia y la Tecnología

Universidad de Castilla - La Mancha

Banderas de identidad celular

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Como sabemos, la función más importante del sistema inmunitario es distinguir lo propio de lo ajeno, tolerar lo propio y destruir lo ajeno. Sin esta capacidad seríamos invadidos por todo tipo de microbios en poco tiempo, lo que nos causaría la muerte.

A lo largo de la evolución, los vertebrados han desarrollado varios mecanismos para distinguir lo propio de lo extraño a nivel molecular, claro está, puesto que la identificación de células propias o ajenas solo puede tener lugar identificando sus moléculas particulares. Uno de los sistemas más importantes es el constituido por los linfocitos llamados T citotóxicos, es decir, tóxicos para las células, los cuales matan a todas aquellas células que no demuestren ser puramente de las nuestras.

¿Qué quiere decir eso de “puramente de las nuestras”? Simplemente, que no hayan sido invadidas por un organismo extraño, por ejemplo un virus, que las esté utilizando para su reproducción. En otras palabras, las células, para ser toleradas por el sistema inmune, deben demostrar en todo momento que son puras, y no han sido subvertidas por otros microorganismos.

Las células llevan a cabo esta tarea, de la que depende su vida, mediante la presentación en su superficie de péptidos, es decir, de pequeños trozos de proteínas de unos 8 a 13 aminoácidos, unidos a moléculas especializadas precisamente en su presentación. El conjunto de la molécula especializada, que se llama MHC-1, y un péptido proveniente de alguna proteína fabricada por la célula hace el papel de una bandera de identidad. Así todas las células del cuerpo presentan sobre su membrana un conjunto de banderas de identidad (péptidos propios unidos a moléculas MHC-1) que son presentadas a los linfocitos citotóxicos. Si estos no detectan ninguna bandera extraña, dejan a la célula en paz, pero si la detectan, acaban con su vida. Esta es una de las razones por las que los trasplantes de órganos son rechazados, ya que las células de otro organismo, incluso de otro ser humano, no muestran el mismo conjunto de banderas de identidad, y los linfocitos citotóxicos las eliminan.

BANDERAS Y PROBLEMAS

Cuando una célula es invadida por un virus, este la fuerza a fabricar proteínas víricas. Algunas de estas proteínas, no obstante, generan péptidos que pueden ser presentados en la superficie celular unidos a las moléculas MHC-1. Esto forma banderas de identidad extrañas, ya que los péptidos del virus son diferentes a todos los demás de la célula. Estas banderas extrañas indican a los linfocitos citotóxicos que la célula no es “puramente de las nuestras” y debe ser eliminada.

Esta manera de identificarse plantea varios problemas que la célula debe resolver. En primer lugar, la célula no puede esperar a que las proteínas que produzca se hagan viejas para degradarlas a péptidos. De ser así, una célula infectada formaría nuevos virus antes de que pudiera ser detectada por las células T citotóxicas, lo que serviría de poco, ya que es fundamental matarla antes de que los produzca y estos puedan infectar a más células. Por consiguiente, es importante que nada más producir las proteínas, al menos algunas acaben siendo degradadas a péptidos lo antes posible.

En parte, este problema es resuelto degradando a las proteínas que resultan defectuosas ya en el momento de su producción, que es un porcentaje no desdeñable. No obstante, esto no resuelve todos los problemas, ya que serían las proteínas más abundantemente producidas las que más péptidos producirían, lo que saturaría el sistema de generación de banderas de identidad y dificultaría que los péptidos víricos accedieran al mismo y marcaran así a la célula con banderas extrañas.

SISTEMAS BANDERA

Estos problemas sugieren que la célula debe contar con sistemas particulares dedicados a la generación de péptidos de manera que estos representen adecuadamente la panoplia de proteínas producida por la célula sin que las más abundantes predominen. En otras palabras, las células necesitan “respetar” a las proteínas minoritarias, que son tan importantes como las mayoritarias para generar sus banderas de identidad.
Un grupo de investigadores franceses y suizos abordan este problema fundamental para la comprensión del fenómeno de la inmunovigilancia, es decir, fundamental para comprender el proceso que identifica a las células infectadas por microorganismos, pero también a células transformadas en tumorales, que tampoco son “puramente de las nuestras” y también deben ser eliminadas. Los estudios que realizan confirman la existencia de dos fenómenos que generan péptidos de manera atípica.

El primero de estos fenómenos es la generación de proteínas en el núcleo celular, inmediatamente después que los genes se ponen a funcionar y generan ARN mensajero y antes de que este madure. La existencia de este mecanismo se sospechaba desde hacía más de 60 años, y estos estudios lo confirman.

El segundo fenómeno, relacionado forzosamente con el primero, es la presencia en el núcleo celular de la maquinaria de generación de proteínas, que anteriormente solo se suponía presente en el citoplasma de las células. Esta maquinaria nuclear, además, parece especializada en producir péptidos destinados a la generación de la identidad molecular de la célula. Estos estudios han sido publicados en la revista Proceedings de la Academia Nacional de Ciencias de los EE.UU. Como siempre, el conocimiento de estos nuevos mecanismos abre la puerta ahora a la posibilidad de manipularlos, lo que puede ser de utilidad para la lucha contra las infecciones, el cáncer, o la tolerancia a los órganos trasplantados.

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