La multicelularidad, la capacidad de los organismos para formar estructuras complejas compuestas de muchas células especializadas, es un hito evolutivo importante que permitió el desarrollo de diversas formas de vida. Sin embargo, los mecanismos moleculares que impulsaron la evolución de la multicelularidad siguen siendo poco conocidos. Los enlaces disulfuro, enlaces químicos covalentes que se forman entre dos residuos de aminoácidos de cisteína, desempeñan funciones críticas en la estructura y estabilidad de las proteínas. Se descubrió que estaban significativamente enriquecidos en proteínas de adhesión entre células y otras proteínas implicadas en las interacciones entre células en organismos multicelulares.
Para investigar más a fondo el papel del plegamiento de proteínas y los enlaces disulfuro en la multicelularidad, el equipo de investigación realizó experimentos con la levadura Saccharomyces cerevisiae, un hongo unicelular que carece de la capacidad de formar enlaces disulfuro en el retículo endoplásmico (RE), el compartimento celular donde la mayoría de las proteínas están plegadas y modificadas.
Utilizando técnicas de ingeniería genética, los investigadores introdujeron maquinaria de formación de enlaces disulfuro en el RE de las células de levadura. Esto permitió que las células formaran enlaces disulfuro, lo que desencadenó un cambio en los patrones de plegamiento de proteínas comparable al observado en organismos multicelulares. Es importante destacar que estas células de levadura modificadas adquirieron la capacidad de formar agregados de células que se asemejaban a estructuras multicelulares rudimentarias.
Estos hallazgos proporcionan pruebas sólidas de un papel causal de las alteraciones del plegamiento de proteínas, específicamente la incorporación de enlaces disulfuro, en la evolución de la multicelularidad. Al cambiar el panorama del plegamiento de proteínas, la incorporación de enlaces disulfuro facilitó la aparición de proteínas con mayor complejidad, estabilidad y propiedades de adhesión. Estos cambios, a su vez, permitieron el desarrollo de interacciones célula-célula y la formación de estructuras multicelulares, abriendo nuevas posibilidades para la especialización celular y la evolución de organismos complejos.
La importancia del estudio se extiende más allá del ámbito de la biología evolutiva. Ofrece una comprensión más profunda de los fundamentos moleculares de la multicelularidad, que podría informar futuras investigaciones sobre ingeniería de tejidos, medicina regenerativa y el diseño de sistemas multicelulares sintéticos.
