Varias enfermedades del sistema nervioso humano, como la esclerosis lateral amiotrófica (ELA), Alzheimer Huntington's, y enfermedades de Parkinson, están asociados con el mismo trastorno básico:la pérdida de la capacidad de las células nerviosas para plegar sus proteínas correctamente, lo que provoca agregaciones de proteínas que forman "grumos" que terminan generando la muerte celular.

Plantas como animales, utilizan proteínas para llevar a cabo las funciones celulares que las mantienen vivas. La composición proteica está determinada por la información presente en el ADN celular, pero para ejercer su función biológica, las proteínas también deben plegarse en una configuración tridimensional. Si una proteína no se pliega correctamente, no podrá cumplir su función. Situaciones de estrés, como un aumento repentino de la temperatura, causar errores en el proceso de plegado, produciendo así proteínas mal plegadas que deben ser removidas o reparadas, de lo contrario, podrían agruparse y formar agregados tóxicos.

Los cloroplastos son los compartimentos celulares donde tiene lugar la fotosíntesis en las células vegetales. Además, son los encargados de producir muchos de los nutrientes que permiten el crecimiento de las plantas y de los animales que los ingieren. Gran parte de este trabajo lo realizan proteínas, algunos de los cuales son muy propensos a doblarse mal y agregarse, perdiendo así su función.

Un equipo de científicos liderado por Manuel Rodríguez-Concepción, investigador del CSIC en el Centro de Investigación en Genómica Agrícola (CRAG), ha demostrado que, en condiciones normales, los cloroplastos eliminan estas proteínas defectuosas degradándolas utilizando la maquinaria molecular llamada proteasa Clp. Sin embargo, cuando la acumulación de proteínas agregadas excede la capacidad de la proteasa Clp para eliminarlas, los cloroplastos generan una señal de angustia que viaja al núcleo de la célula para activar la producción de proteínas reparadoras, llamados chaperones. Los chaperones Sucesivamente, son transportados a los cloroplastos para deshacer los "grumos" de proteínas y desplegar las proteínas desagregadas, favoreciendo que se puedan plegar correctamente y recuperar su función en pocas horas. Estos mecanismos moleculares son similares a los que funcionan en nuestras células nerviosas cuando se producen proteínas mal plegadas en las mitocondrias.

La investigación, realizado con la planta modelo Arabidopsis thaliana y publicado en la revista PLOS Genetics , ha descubierto un gen clave (HsfA2), que activa la síntesis de la chaperona y, por lo tanto, rescata a la célula de los efectos tóxicos producidos por acumulaciones de proteínas mal plegadas. "La vía de señalización de los cloroplastos al núcleo enciende un interruptor molecular llamado HsfA2. Este gen clave también se activa cuando un golpe de calor causa problemas de plegamiento de proteínas en otros compartimentos celulares, "explica Ernesto Llamas, el primer autor de la obra.

Según Pablo Pulido, el tercer componente del equipo que realizó esta investigación, "saber cómo responden las plantas al desafío de que algunas de sus proteínas pierdan su estructura y función originales, volviéndose potencialmente peligroso, es esencial para una mejor adaptación de los cultivos a las condiciones ambientales adversas ”. Este desafío es particularmente relevante en el contexto actual de cambio climático.

La investigación realizada en CRAG también puede ayudar a comprender mejor cómo comienzan las enfermedades del sistema nervioso por plegamiento incorrecto de proteínas. propagar, y agravar. "Investigación básica, es decir, la investigación que se ocupa de los procesos que impulsan el funcionamiento básico de los seres vivos, constituye los cimientos sobre los que se asienta la investigación aplicada, "dice Rodríguez-Concepción. En este sentido, el resultado de su investigación con plantas podría trasladarse a nuevos métodos universales para corregir el mal plegamiento de proteínas y así impactar la búsqueda de soluciones a enfermedades degenerativas que, para este día, permanecer incurable.