Científicos españoles identifican un mecanismo celular inédito para degradar proteínas sin ATP
El Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), a través del Centro Nacional de Biotecnología (CNB-CSIC), ha identificado un nuevo mecanismo celular que permite eliminar proteínas dañadas sin necesidad de consumir energía. El hallazgo, realizado en colaboración con la Universidad de Gotinga y publicado en la revista Science Advances, supone un avance clave en la comprensión de la proteostasis y abre la puerta a futuras estrategias clínicas frente a enfermedades neurodegenerativas y algunos tipos de cáncer.
La investigación describe una vía completamente distinta a la conocida hasta ahora para la degradación de proteínas. Hasta el momento, se consideraba imprescindible que las proteínas defectuosas fueran marcadas con ubiquitina —una pequeña proteína que actúa como etiqueta de “basura celular”— y posteriormente introducidas en el proteasoma con consumo de ATP, la molécula que funciona como combustible energético.
Sin embargo, el equipo del CNB-CSIC ha demostrado que existe un mecanismo alternativo que permite al proteasoma degradar proteínas dañadas sin necesidad de etiquetado con ubiquitina ni gasto de ATP, lo que redefine el modelo clásico de reciclaje celular.
El papel clave del proteasoma y las chaperonas
El equilibrio entre producción y degradación de proteínas, conocido como proteostasis, es esencial para el correcto funcionamiento celular. Cuando una proteína se daña, debe ser reparada o eliminada para evitar efectos perjudiciales.
En este proceso intervienen moléculas guardianas llamadas chaperonas y cochaperonas. Tal y como explica el investigador José María Valpuesta, una de las personas que dirige el estudio, estas moléculas deciden si una proteína puede recuperar su estructura tridimensional o si debe enviarse al proteasoma, la principal maquinaria de reciclaje celular.
Hasta ahora, el modelo aceptado indicaba que el proteasoma solo podía reconocer proteínas previamente marcadas con ubiquitina. Además, el proceso requería ATP para generar la fuerza necesaria que permitiera introducir la proteína en su interior y degradarla.
Bag1 y Hsp70: la clave del mecanismo alternativo
El estudio revela que cuando la chaperona Hsp70 actúa junto a la cochaperona Bag1, se activa una vía diferente. En este caso, Bag1 no solo actúa como puente, sino que induce cambios estructurales en el propio proteasoma, facilitando una entrada directa de la proteína dañada a su cámara catalítica.
Según explica el investigador Jorge Cuéllar, si la cochaperona implicada es Bag1, se puede prescindir del marcaje con ubiquitina y transferir directamente la proteína al proteasoma para su degradación eficiente. Este sistema evita el consumo de ATP, lo que supone una vía más sencilla desde el punto de vista energético.
Los análisis preliminares apuntan a que este mecanismo podría estar relacionado con la degradación de proteínas amiloides, asociadas a patologías neurodegenerativas. De hecho, Bag1 ha sido descrita como protectora frente a la toxicidad de ciertas proteínas amiloides, mientras que Hsp70 contribuye a impedir su formación.
Los investigadores plantean la hipótesis de que, en situaciones de estrés celular, Bag1 podría regularse al alza —al igual que Hsp70— para facilitar la eliminación de proteínas formadoras de amiloide sin necesidad de ubiquitinación.
Potencial terapéutico: hacia los BagTACs
El descubrimiento tiene implicaciones que van más allá de la biología básica. El equipo sugiere que esta vía podría inspirar nuevas estrategias terapéuticas similares a los PROTACs —fármacos diseñados para dirigir proteínas hacia su degradación—, pero basadas en Bag1. Estos hipotéticos compuestos, denominados BagTACs, permitirían reclutar proteínas patológicas hacia el proteasoma sin depender del complejo sistema de ubiquitinación.
En el ámbito del cáncer, donde muchos tumores dependen de proteínas específicas para crecer y sobrevivir, esta aproximación podría convertirse en una herramienta de gran valor. Asimismo, en enfermedades neurodegenerativas caracterizadas por la acumulación de proteínas tóxicas, esta nueva vía abre una perspectiva prometedora.
Como señala Moisés Maestro, primer firmante del artículo, el hallazgo no solo resuelve incógnitas fundamentales sobre la degradación proteica, sino que podría sentar las bases para una nueva generación de terapias dirigidas más eficientes y selectivas.
Fuente: CSIC
