Arxiu del dimarts , 8/10/2013

Nobel de Medicina i Fisiologia. Com envien les cèl·lules cada cosa al seu lloc?

dimarts , 8/10/2013

vesicles.jpg De vegades oblidem que les cèl·lules no tenen ulls, ni mans, ni pensen ni prenen decisions. Ho oblidem perquè actuen com si realment tinguessin totes aquestes capacitats. I encara més. Quan mirem l’interior de la cèl·lula, sembla una gran fàbrica on tot funciona tal com s’ha planificat i amb una eficiència fabulosa. Però, malgrat que la similitud amb la fàbrica sigui útil, no hi ha ningú supervisant o prenent decisions. Si cal fabricar una hormona, la cèl·lula activa la informació dels gens corresponents i comença a fabricar-la. Mentre ho fa la va empaquetant en unes vesícules que, com petites gotetes, van fins un orgànul anomenat aparell de Golgi, i després segueixen el camí fins la membrana cel·lular on serà secretada a l’exterior de la cèl·lula. Tot molt funcional, però… com sap la vesícula en qüestió on ha d’anar? Que li assenyala per quina part de la membrana de la cèl·lula ha d’alliberar el seu contingut? Que decideix en quin moment ho ha de fer?

De sobte, allò que semblava tant simple esdevé un procés extraordinàriament difícil si recordem que no hi ha ningú controlant-lo i que tot ha de dependre de interaccions entre proteïnes i altres molècules. Unes interaccions que han de respondre a diferents situacions, en diferents cèl·lules i en resposta a diferents estímuls. No és estrany que esbrinar això hagi sigut mereixedor del Premi Nobel de medicina i fisiologia.

Per anar entenent com funcionava, un dels guanyadors, en  Randy W. Schekman, va estudiar mutacions que apareixien en cèl·lules de llevat (Saccharomyces cerevisiae) i que feien que el transport de vesícules funciones incorrectament. Així va poder identificar fins a 23 gens que participaven en el procés de transport i fusió de les vesícules. D’entre totes, n’hi havia un parell, anomenades sec17 i sec18 que eren particularment importants no per viatjar sinó per permetre que la vesícula es fusionés amb la membrana cel·lular.

Aquesta feinada va creuar-se amb la que feia en James E. Rothman, que estudiava la manera com un virus trobava el seu camí per l’interior de la cèl·lula. Anava mirant a quines proteïnes s’anava enganxant fins que arribava al seu destí per poder esbrinar quina funció tenien. Una de les que va identificar la va batejar amb el nom de SNAP i servia per controlar la fusió entre vesícules.

El cas és que l’SNAP d’en Rothman era la mateixa proteïna que Schekman havia anomenat sec17.

Mica a mica es va anar desxifrant el mecanisme d’acció. A la membrana hi ha determinades proteïnes que es poden unir a unes altres de molt determinades que es troven a les vesícules. Perquè una vesícula es fusioni amb la membrana, de manera que pugui alliberar el seu contingut a l’exterior, cal que es trobin les combinacions correctes de cada tipus de proteïna.

La feina de Scheckman i Rothman explicava com funcionava el mecanisme, però seguia fent falta entendre la manera com la cèl·lula regulava el “quan”. No es pot secretar hormones o enzims en qualsevol moment. Cal fer-ho en moments molt determinats. Això era el que intentava entendre en Thomas C. Südhof, que treballava amb neurones. La neurona ha d’enviar els seus senyals químics a les sinapsis just quan la cèl·lula rep un estímul. No abans ni després.

La clau va ser el calci. La cèl·lula pot obrir canals pels ions de calci que fan que sobtadament entri una certa quantitat d’aquest ió a l’interior. Moltes proteïnes només funcionen si tenen calci unit, i entre aquestes n’hi ha algunes que regulen l’activitat de les encarregades de la fusió de les vesícules. Controlant l’entrada i sortida de calci a la cèl·lula es decideix el moment quan la vesícula es fusionarà amb la membrana i deixarà anar el seu contingut.

Aquests mecanismes són les que permeten que les cèl·lules fabriquin enzims per fer la digestió, que els limfòcits s’enviïn senyals entre ells, que les neurones es comuniquin, que les glàndules generin les corresponents hormones i que les  majoria de cèl·lules enviïn a l’exterior allò que s’espera que fabriquin i alliberin. En resum, és el mecanisme que fa que l’interior de les cèl·lules funcioni de manera endreçada i no sigui un desgavell incompatible amb la fisiologia.

(Per cert, a la web del Nobel hi ha la gravació i la transcripció de les trucades que han fet als guanyadors. És emocionant, però en Thomas Südhof podria tenir un petit problema si algú de la Dirección General de Tráfico s’adona que ha respòs al telèfon mentre conduïa, segons diu “…per algun indret al mig d’Espanya”. Thomas! Que aquí està prohibit parlar pel mòbil mentre condueixes . Per molt que la trucada sigui per anunciar que has guanyat el Premi Nobel!)