Una investigación del Centro de Regulación Genómica (CRG), en Barcelona, publicada en la revista Nature Communications revela cómo las células llevan a cabo la liberación controlada de las mucinas y la insulina, dos proteínas cruciales para la salud humana.
Las mucinas, el componente principal de las mucosas, forman una barrera protectora y lubricante en las superficies de nuestro cuerpo, como por ejemplo las vías respiratorias y el tracto digestivo. Los humanos secretamos aproximadamente un litro de mucinas al día, liberadas por células especializadas de manera controlada para garantizar la cantidad adecuada para las funciones corporales.
“Un desequilibrio en la secreción de la mucina, ya sea excesiva o inadecuada, puede provocar enfermedades del tracto respiratorio y digestivo como la Enfermedad Pulmonar Obstructiva Crónica (EPOC) o la colitis ulcerosa”, afirma José Wojnacki, primer autor del estudio e investigador postdoctoral en el Centro de Regulación Genómica. “Del mismo modo, la insulina, una hormona secretada por el páncreas, es fundamental en la regulación de los niveles de glucosa en sangre. Los defectos en la producción de insulina son la causa fundamental de la diabetes”, añade.
Las células almacenan proteínas como las mucinas y la insulina en sacos o "gránulos". Cuando la célula necesita liberar estas sustancias, los gránulos se fusionan con la capa exterior de la célula, la membrana, y liberan su contenido al exterior. El estudio encontró que una proteína conocida como tetraspanina-8, presente en la membrana celular, actúa como un guardián durante la secreción, decidiendo qué gránulos que contienen mucina o insulina se adhieren a la membrana y cuándo.
El estudio demuestra que la secreción regulada de mucinas e insulina es bifásica, lo que significa que primero ocurre una liberación rápida de gránulos acoplados previamente a la membrana, seguida por una segunda liberación más lenta de gránulos que pertenecen a un grupo de reserva. El estudio también muestra que la fusión de gránulos cargados con mucinas requiere una proteína llamada sintaxina-2.
La tetraspanina-8 secuestra a la sintaxina-2, lo que limita la cantidad de liberación de mucina. En ausencia de tetraspanina-8, los autores del estudio observaron una duplicación de la secreción de mucina, ya que hay más sintaxina-2 disponible para acoplar y fusionar los gránulos. Este descubrimiento también se extendió a la liberación de insulina, lo que indica un mecanismo universal que podría tener implicaciones importantes para comprender cómo las células secretan estas proteínas vitales en función de las necesidades fisiológicas.
“Si la célula es una ciudad ajetreada, los camiones son gránulos cargados de mucinas e insulina. La puerta de la ciudad al mundo exterior, la abren proteínas como la sintaxina-2. En esta analogía, la tetraspanina-8 funciona como un control del tráfico en los límites de la ciudad, controlando el número de puertas disponibles para que los camiones aparquen en los muelles y descarguen su mercancía. Esta gestión controlada garantiza que se libere la cantidad justa de mucinas o insulina en función de las necesidades corporales", afirma el profesor de investigación ICREA Vivek Malhotra, autor principal del estudio e investigador del Centro de Regulación Genómica.
"La tetrapanina-8 es una diana terapéutica fácil para el desarrollo de productos químicos para controlar su función y, por lo tanto, una manera de restablecer la secreción desregulada de mucina e insulina observada en las patologías humanas asociadas", añade el Dr. Malhotra.
El equipo continúa trabajando para elucidar la relevancia de la tetraspanina-8 en modelos más avanzados que representan la fisiología compleja del colon, las vías respiratorias y el páncreas, con el objetivo de entender la influencia de otros tipos de células que pueden funcionar conjuntamente para controlar la secreción de las mucinas y la insulina.
Imagen: Múltiples células que muestran la localización de la tetraspanina (rojo) y la sintaxina (verde) en la superficie de la célula. Las regiones sombreadas en amarillo son aquellas en las que ambas proteínas se solapan, lo que demuestra su ubicuidad en toda la membrana plasmática. Crédito: José Wojnacki/Centre for Genomic Regulation
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