Un trabajo liderado por el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) ha descubierto un nuevo mecanismo por el que las células reprograman su metabolismo, un proceso necesario para la diferenciación de varios tipos celulares. Lo hacen a través de la autofagia, el sistema de reciclaje del organismo por el que las células pueden degradar los componentes intracelulares; concretamente se produce la degradación selectiva y programada de las mitocondrias, que se conoce como mitofagia. El estudio, publicado en la revista The EMBO Journal, permite conocer mejor los mecanismos de reprogramación metabólica durante procesos fisiológicos como el nacimiento de nuevas neuronas y la diferenciación de células del sistema inmune.
La mitofagia se produce durante el desarrollo embrionario y es esencial para la diferenciación neuronal, proceso por el que una célula modifica su fenotipo hacia tipos celulares específicos con funciones definidas. “Hemos visto que en animales en los que no se producen estos procesos la diferenciación neuronal está alterada porque no se eliminan las mitocondrias y no pueden reprogramar su metabolismo”, explica Patricia Boya, investigadora del CSIC en el Centro de Investigaciones Biológicas.
El equipo internacional de científicos ha demostrado que durante los procesos de diferenciación se produce una disminución de los niveles de oxígeno en el tejido y eso provoca una degradación de las mitocondrias. Este proceso genera un cambio metabólico que regula la diferenciación celular. “Por primera vez se relaciona la mitofagia y la reprogramación metabólica con la diferenciación de varios tipos celulares”, señala Lorena Esteban-Martínez, primera autora del estudio.
En este trabajo, los investigadores han analizado células del sistema inmunitario y retinas de ratón, en las que se han estudiado cómo se diferencian las células ganglionares. Los resultados abren nuevas vías en el conocimiento de estos cambios en el metabolismo y la diferenciación celular. Además, permiten conocer con mayor profundidad los mecanismos de reprogramación metabólica que se producen en situaciones patológicas como el cáncer, una enfermedad en la que esta reprogramación –también llamada ‘efecto warburg’-, es una estrategia utilizada por las células tumorales para crecer.
“Los hallazgos también pueden constituir la base para entender el papel de la autofagia y la mitofagia en enfermedades asociadas con la degeneración de las células ganglionares como el glaucoma, una de las principales causas de ceguera en el mundo”, concluye Boya.
Imagen: A la izquierda, sección de un ojo de ratón durante el desarrollo embrionario donde se ven las neuronas (azul) y las mitocondrias (rojo). A la derecha, los axones de esas neuronas. / CSIC
L. Esteban-Martínez, E. Sierra-Filardi, R. S. McGreal, M. Salazar-Roa, G. Mariño, E. Seco, S. Durand, D. Enot, O. Graña, M. Malumbres, A. Cvekl, A. M. Cuervo, G. Kroemer y P. Boya. Programmed mitophagy is essential for the glycolytic switch during cell differentiation. The EMBO Journal. DOI: 10.15252/embj.201695916
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