Un estudio describe cómo una enzima llamada GSK3β puede actuar como un interruptor de parada para una proteína motora llamada cinesina 1. La línea oscura en el panel izquierdo muestra la trayectoria de una proteína motora de cinesina 1 con movimiento normal. La mancha oscura en el panel de la derecha muestra la trayectoria de una proteína motora kinesina 1 cuyo movimiento se ha detenido. Crédito:Rupkatha Banerjee, adaptado de una figura publicada en Development en un artículo del 23 de diciembre de 2021 de Banerjee et al.
Dentro de las neuronas, las proteínas motoras transportan una carga preciosa, moviendo bienes esenciales a lo largo de caminos similares a hilos llamados pistas de microtúbulos.
Este sistema de carreteras en miniatura es vital para mantener las neuronas saludables:cuando el tráfico fluye bien, los materiales críticos pueden llegar a áreas distantes de las células donde se necesitan. Cuando el sistema falla, puede impedir la función celular y provocar la muerte celular.
Ahora, los científicos han identificado una nueva herramienta para el control del tráfico. En un estudio publicado en diciembre de 2021 en la revista Development , los investigadores describen cómo una enzima llamada GSK3β puede actuar como un interruptor de parada para un tipo de proteína motora llamada quinesina 1.
"Nuestra publicación detalla cómo GSK3β adhiere una etiqueta molecular a los motores de kinesina 1, lo que hace que los motores se detengan sin separarse de las pistas de microtúbulos. Estamos muy emocionados, ya que ahora sabemos cómo controlar el 'motor' mientras se mueve en una pista. ", dice la autora principal Shermali Gunawardena, Ph.D., profesora asociada de ciencias biológicas en la Facultad de Artes y Ciencias de la Universidad de Buffalo (UB).
"El transporte de cargas por motores es un proceso estrechamente coordinado y, sin embargo, los mecanismos moleculares que controlan estos 'motores' a lo largo de las pistas de microtúbulos siguen siendo en gran parte desconocidos", dice el primer autor del estudio, Rupkatha Banerjee, Ph.D., investigador asociado postdoctoral. en Scripps Research en Florida, quien completó su doctorado en ciencias biológicas en la UB.
"Nuestro trabajo proporciona una comprensión profunda de cómo la enzima GSK3β actúa como un regulador clave del motor de la kinesina 1", agrega Banerjee. "Específicamente, hemos identificado un sitio preciso en la kinesina 1 que está modificado por GSK3β. Usando biología molecular, análisis in vitro y genética de moscas, junto con técnicas de imagen in vivo, pudimos desentrañar los detalles mecánicos mediante los cuales la interrupción de este un sitio en particular afecta el movimiento del motor y la unión del motor a cargas o pistas de microtúbulos en un organismo completo".
Los hallazgos, basados en experimentos de laboratorio, incluidos algunos en las neuronas de las larvas de la mosca de la fruta, podrían abrir la puerta a futuras investigaciones sobre la pausa de motores como mecanismo para tratar enfermedades.
Gunawardena destaca el cáncer como un ejemplo potencial. "En el cáncer, las células se dividen rápidamente y los motores están involucrados en esto. Entonces, si puede detener los motores, puede afectar esta división continua de células", dice.
Desde un ángulo diferente, señala que "en algunas enfermedades neurodegenerativas, se ven bloqueos de carga dentro de las neuronas porque las cosas se quedan atascadas en el camino. Si podemos controlar los motores y detenerlos, tal vez podamos ayudar a despejar el camino y obtener deshacerse de estos bloqueos. En algunas partes de California, en la hora pico, hay semáforos que solo dejan pasar una cantidad limitada de automóviles en un momento determinado para evitar que la carretera se llene demasiado, lo que ralentizaría el tráfico y causaría bloqueos de tráfico. También podemos aplicar este concepto en las neuronas, si podemos controlar los motores encendiéndolos o apagándolos".
Los coautores del estudio también incluyen a Piyali Chakraborty, un graduado de maestría del programa de neurociencia de la UB, y Michael C. Yu, Ph.D., profesor asociado de ciencias biológicas en la UB.
Además de detallar cómo GSK3β puede detener los motores de la kinesina 1, la investigación exploró otros aspectos de la interacción de la enzima con los motores, con resultados que subrayan la idea de que GSK3β desempeña un papel importante en el ajuste fino del movimiento motor de la kinesina 1 dentro de las neuronas dentro de un organismo vivo. .
"Esta publicación enfatiza el ajuste fino de la función motora como un enfoque potencial para restaurar los defectos de transporte que contribuyen a la neurodegeneración y el cáncer", dice Banerjee.
