La forma en que nuestro cuerpo maneja la glucosa, el azúcar simple que proporciona energía a partir de los alimentos que comemos, parece estar entrelazada con la forma en que las células se mantienen funcionando normalmente. según una nueva investigación de la Universidad de Chicago.

El estudio, publicado con científicos del Instituto de Investigación Scripps el 15 de octubre en Naturaleza , encontró un vínculo entre el proceso que maneja la glucosa en las células y el que regula la desintoxicación. Esto sugiere una nueva comprensión de una función fundamental en nuestros cuerpos, y uno que pueda proporcionar nuevos conocimientos sobre los trastornos que van desde el cáncer hasta la diabetes.

Raymond Moellering, profesor asistente en el Departamento de Química de la UChicago, estaba tratando de desentrañar el papel de una molécula en particular involucrada en la vía que desencadena el proceso de desintoxicación de una célula, una especie de equipo de limpieza para eliminar las toxinas y las acumulaciones cuando algo sale mal en la célula. Esta vía aparece cuando estudias todo tipo de dolencias:cáncer, diabetes, enfermedades inflamatorias y trastornos neurodegenerativos como la enfermedad de Alzheimer.

Parecía que la proteína clave para desencadenar esta vía, KEAP1, estaba siendo activado por una nueva molécula pequeña descubierta en el laboratorio, pero no parecía estar utilizando ninguno de los mecanismos normales conocidos por los científicos.

Al rastrear las vías afectadas por esta molécula, El equipo de Moellering descubrió que involucraba otra vía además de la desintoxicación:la vía que usa el cuerpo para procesar la glucosa. "Nadie sabía que estaban conectados directamente, "Dijo Moellering.

Cómo nuestros cuerpos lidian con la glucosa, que se produce cuando descomponemos los alimentos para obtener energía, es fundamental para prácticamente toda la vida en todo el mundo y, por lo tanto, es importante en muchas enfermedades, como la diabetes. Porque es tan antiguo y fundamental, también es una vía realmente difícil de manipular en el laboratorio. "A diferencia de muchos genes o vías en las células humanas, no puede simplemente cerrar los procesos involucrados en el metabolismo de la glucosa para ver cómo se conecta con otras vías, porque si lo haces la celda muere y las conexiones se pierden, "Dijo Moellering.

Afortunadamente, Los problemas biológicos difíciles son la especialidad de Moellering. En la mayoría de las técnicas para estudiar biología, los científicos solo pueden vislumbrar instantáneas de la actividad celular, como tratar de comprender la trama de The Matrix basándose en un par de fotogramas de toda la película. El laboratorio de Moellering intenta remediar eso desarrollando tecnología para medir la actividad y las interacciones en las células vivas mientras está sucediendo.

Usando una combinación de técnicas, encontraron que KEAP1 en realidad se activa a través de una acumulación de glucosa en la célula. "Parece muy claro que KEAP1 está escuchando el metabolismo de la glucosa, y activar los mecanismos de desintoxicación como resultado, "Dijo Moellering.

Lo extraño fue cómo sucede esto. Los investigadores demostraron que cuando KEAP1 se expone a una molécula que se produce durante la descomposición de la glucosa, proteínas KEAP1 individuales se unen en pares, que luego desencadena una cascada de otras señales en la célula para comenzar los mecanismos de desintoxicación. Los métodos anteriores no pudieron detectar cómo estas moléculas, las proteínas y las vías interactuaban dentro de la célula.

Abriendo nuevos caminos

El descubrimiento es emocionante en varios niveles, Moellering dijo. Esta vía en particular es una pista para comprender todo tipo de trastornos, porque la desintoxicación es un papel tan importante en la célula. También hay muchas cosas que los investigadores desconocen sobre la glucosa, por ejemplo, cómo exactamente los cambios en el metabolismo de la glucosa contribuyen a las complicaciones en las enfermedades, como el daño a los nervios que acompaña a la diabetes.

Adicionalmente, el trabajo muestra que la célula se protege a sí misma del daño al desencadenar la desintoxicación a través del metabolismo de la glucosa, pero llevar esta señal demasiado lejos, como puede suceder en enfermedades como la diabetes, podría provocar daños que excedan la capacidad del equipo de limpieza. "Para muchas enfermedades relacionadas con el metabolismo de la glucosa, es intrigante preguntar ahora si esta vía está involucrada, "Dijo Moellering.

En otro nivel este descubrimiento parece establecer una nueva categoría de cómo se controlan las proteínas en el cuerpo. En su búsqueda por comprender lo que sucede todos los días en las células humanas, Los científicos conocen dos formas principales de que las proteínas se ocupen de sus actividades. Una forma es que las enzimas coloquen marcas químicas en las proteínas, apagarlos y encenderlos. La otra forma es que las moléculas que flotan libremente en la célula interactúen de manera reversible con las proteínas para controlar sus funciones. Este estudio parece establecer una tercera vía, que es un híbrido de los dos, donde estas moléculas que flotan libremente forman directamente marcas químicas en las proteínas con las que interactúan, causando efectos específicos y de mayor duración. "Encontrar este tipo de regulación con KEAP1 sugiere que es una forma generalizada de controlar la función de las proteínas, "Dijo Moellering.

El descubrimiento sugiere nuevas posibilidades terapéuticas. Las empresas farmacéuticas están muy interesadas en cómo activar y desactivar KEAP1, porque es clave para muchos trastornos. Los intentos anteriores centrados en apuntar a KEAP1 en sí mismo se han encontrado con desafíos en los ensayos clínicos; esta nueva comprensión de cómo el metabolismo se integra en la vía puede sugerir un nuevo mecanismo para lograr el mismo efecto, Moellering dijo.