Cap a una millor comprensió de les enigmàtiques "gotes" del citoplasma cel·lular

"Gotes líquides" de CPEB4 en el citoplasma cel·lular (J. Guillén-Boixet, IRB Barcelona)
"Gotes líquides" de CPEB4 en el citoplasma cel·lular (J. Guillén-Boixet, IRB Barcelona)
  • <p>CPEB4 liquid-like droplets in the cell cytoplasm (J. Guillén-Boixet, IRB Barcelona)</p>

Un estudi de l'IRB Barcelona aporta llum sobre els cúmuls dinàmics de proteïnes, que es comporten com "gotes d'oli en aigua", i que es descriuen com orgànuls sense membrana del citoplasma.

Aquests orgànuls controlen l'activitat de proteïnes durant la divisió cel·lular.

És el primer estudi de l’IRB Barcelona sobre les denominades "gotes líquides" que avui acaparen l'Interès de científics d’arreu del món.

Les "liquid-like droplets" (gotes líquides) són acumulacions molt dinàmiques i sense estructura aparent de proteïnes al citoplasma cel·lular que en els últims dos anys estan acaparant protagonisme per les seves funcions essencials en la cèl·lula i la seva relació amb diverses patologies. Observades des de fa temps -ja Ramón i Cajal les havia percebut-, el boom investigador és tan recent com el nom finalment adoptat per referir-se a elles. La curiositat dels científics resideix en què ara se sap que aquestes agrupacions de proteïnes, que s'assemblarien en aparença i comportament a gotes d'oli en "el mitjà aquós" del citoplasma cel·lular, són rellevants per a la funció i regulació de les cèl·lules. Tant és així que, de fet, se les descriu com a orgànuls cel·lulars sense membrana.

Un estudi de l'IRB Barcelona publicat a eLife, liderat per l'investigador ICREA Raúl Méndez i en col·laboració amb Xavier Salvatella, també al mateix centre, aporta un dels exemples més detallats de com es regula la dinàmica de les "liquid like droplets", formades en aquest cas per CPEB4, durant el cicle cel·lular.

Les CPEB4 són proteïnes d'unió a ARN i la seva funció en el citoplasma és activar o reprimir la traducció d'ARN missatgers a proteïnes. Treballs previs del grup van definir com la CPEB4 controla el moment en el qual s'expressen reguladors de la divisió cel·lular.

Entre les característiques de la CPEB4 es distingeix el fet que té parts desestructurades, és a dir, que hi ha regions de la proteïna que estan desplegades i que són les que intervenen en la formació de les "liquid like droplets" i la seva regulació durant la divisió cel·lular.

Jordina Guillén-Boixet, doctorada en el laboratori de Méndez amb aquest treball i que es traslladarà per fer el postdoctorat a un laboratori Max Planck a Alemanya on seguirà estudiant les "liquid-like droplets", ha dedicat els últims set anys a investigar a fons la mecànica de les CPEB4. Aquestes proteïnes estan implicades en moltes funcions cel·lulars i estan també relacionades amb malalties neurodegeneratives o el càncer.

Guillén-Boixet va observar que a través de les seves parts desordenades, les CPEB4 es reconeixen entre elles i s'uneixen formant aquestes estructures de gotetes, arrossegant amb elles ARN missatgers per ocultar-los dels ribosomes i evitar-ne la traducció a proteïna. La versatilitat i dinamisme d'agrupar-se d'aquesta manera, permet així mateix desmantellar-les fàcilment quan la cèl·lula requereix traduir els ARN a proteïna.

L'equip de Méndez ha descrit amb precisió molecular com es formen i es descomponen les "gotes" de CPEB4 i les quinases que intervenen en la fosforilació de les proteïnes per descompondre l'agrupació i alliberar l'ARN missatger.

A més d'entendre com es regula l'CPEB4 durant el cicle cel·lular, el treball reforça dues idees en relació a les "liquid-like droplets", amb potencial de regular la funció de proteïnes (i ARN missatgers) "que anteriorment es creien dispersos a el citoplasma ", apunta Méndez.

Com a primera idea força, els investigadors creuen que, probablement, la gran majoria de proteïnes d'unió a ARN formen aquests mateixos orgànuls. "És el primer treball on es caracteritza com es regula aquest procés durant el cicle cel·lular per a una proteïna que uneix i controla la traducció d'una família d'ARN missatgers i obrim la via a verificar-ho amb altres proteïnes similars", indica.

L'altra idea força és que només les proteïnes desordenades o les regions desordenades poden formar gotes de proteïnes.

De fet, una bona part de les proteïnes de l'ésser humà tenen regions desordenades. "L'evolució ha seleccionat les regions desordenades probablement perquè confereixen dinamisme i versatilitat a les proteïnes, major rapidesa en fer i desfer interaccions, la qual cosa suposa un avantatge per a la transmissió de senyals", explica Xavier Salvatella, investigador ICREA de l'IRB Barcelona especialista en biofísica molecular i proteïnes desordenades.

"En el citoplasma aquestes proteïnes no estan surant lliurement, estan d'alguna manera agrupades formant compartiments, en una mena d'ordre per complir funcions cel·lulars. Per això, la descripció cada vegada més precisa d'aquests orgànuls sense membrana té tanta transcendència per a la biologia", afegeix.

Els investigadors de l'IRB Barcelona se sumen a l'estudi de les "liquid-like droplets" i aporten valor al camp amb la publicació d'aquest primer resultat en una revista de prestigi com eLife. A més, tant Raúl Méndez com Xavier Salvatella estan ja estudiant com errors en la formació d'aquests orgànuls poden estar darrere de l'aparició de malalties.

Article de referència:

Jordina Guillén-Boixet, Víctor Buzón, Xavier Salvatella and Raúl Méndez

CEPB4 is regulated during cell cycle by ERK2/Cdk1-mediated phosphorylation and its assembly into liquid-like droplets

eLife (2016) DOI: http://dx.doi.org/10.7554/eLife.19298