Los priones son agregados de proteínas que se autopropagan y pueden transmitirse entre células. Los agregados están asociados con enfermedades humanas. En efecto, los priones patológicos causan la enfermedad de las vacas locas y en los seres humanos la enfermedad de Creutzfeldt-Jakob. La agregación de proteínas similares a priones también se asocia con la neurodegeneración como en la ELA. Las regiones dentro de las proteínas similares a priones que son responsables de su agregación se denominaron dominios similares a priones. A pesar del importante papel de los dominios priónicos en las enfermedades humanas, una función fisiológica sigue siendo enigmática. Investigadores del Instituto Max Planck de Biología Celular Molecular y Genética (MPI-CBG), el Centro de Biotecnología de la TU Dresden (BIOTEC), y la Universidad de Washington en St. Louis, EE.UU. ha identificado ahora por primera vez un benigno, aunque biológicamente función relevante de los dominios priónicos como sensores de estrés específicos de proteínas que permiten que las células se adapten y sobrevivan a los estreses ambientales. Descubrir la función fisiológica es un primer paso esencial para cerrar una brecha en la comprensión del papel biológico de los dominios priónicos y su transformación en un estado patológico causante de enfermedades.

Los descubrimientos fueron publicados en Ciencias .

La agregación de proteínas similares a priones está asociada con enfermedades humanas. Su comportamiento infeccioso es comparable a la propagación de una infección viral. Esto plantea la pregunta de por qué la evolución ha mantenido estas proteínas:¿son estas secuencias buenas para algo? En su estudio, el equipo en torno al líder del grupo de investigación, el profesor Simon Alberti del MPI-CBG, se centró en la proteína priónica de levadura Sup35, que tiene una larga historia como modelo a seguir para la investigación de priones. Descubrieron que el dominio priónico de Sup35 actúa como un sensor de estrés que desencadena la formación de gotas y geles de proteínas protectoras cuando las células están expuestas a condiciones adversas.

Cuando las células están estresadas, por ejemplo, porque carecen de nutrientes, su nivel de energía desciende. Esto conduce a una disminución del valor del pH citosólico:las células se acidifican. En respuesta, la división celular se detiene, el metabolismo se apaga y las células entran en modo de espera. Cuando se acabe el estrés, las células deben reprogramar rápidamente su metabolismo y reiniciar el crecimiento y la división. El profesor Simon Alberti y sus colegas descubrieron que el dominio del prión Sup35 es importante para la supervivencia al estrés. "Encontramos que las células que carecen del dominio priónico muestran un defecto de crecimiento cuando se recuperan del estrés", resume Titus Franzmann, el primer autor del estudio. Los científicos descubrieron que el dominio priónico de Sup35 detecta el pH ácido del citosol y luego impulsa la formación de gotas de proteína que protegen al Sup35 del daño. "Para almacenar la proteína, las gotitas pueden incluso avanzar a una estructura similar a un gel", dice el coautor Marcus Jahnel del grupo de biofísica del Prof. Stephan Grill en BIOTEC. Estas gotas de proteína, que se forman en el citoplasma de manera similar a las gotas de agua condensada, pueden disolverse nuevamente, permitiendo que la célula reutilice la proteína Sup35 cuando reinicia el crecimiento. Adicionalmente, colegas de la Universidad de Washington en St. Louis predijeron las secuencias de los aminoácidos responsables de los cambios de detección del Sup35 en el valor del pH citoplasmático. En este contexto, Rohit Pappu, Profesor Edwin H. Murty de Ingeniería Biomédica en la Universidad de Washington, señaló que:"Descubrir los componentes moleculares que confieren estas capacidades adaptativas de Sup35 también tiene implicaciones importantes para la comprensión de las células a nivel molecular y la adopción de estos principios para la construcción de sistemas sintéticos".

Desde un punto de vista evolutivo, los condensados ​​Sup35 son realmente interesantes, ya que se conservan entre levaduras de parentesco lejano que divergieron hace casi 400 millones de años. Esto sugiere que la formación de gotas y gel puede ser una función ancestral del dominio priónico Sup35. Titus Franzmann concluye:"El estudio sugiere que los dominios priónicos son sensores de estrés específicos de proteínas que permiten que las células respondan a condiciones ambientales específicas. De esa manera, pudimos mostrar por primera vez una función positiva de un dominio priónico que a menudo solo se ha asociado con agregados causantes de enfermedades. Entonces, tal vez esa sea la razón por la que la evolución los ha mantenido durante tanto tiempo ".