Posant llum a la classificació de proteïnes a les cèl·lules

Les proteïnes secretores controlen diversos processos vitals com la immunitat, el metabolisme i la comunicació cel·lular, exercint un paper clau en malalties com el càncer o els trastorns neurològics. Se sintetitzen a l'orgànul del reticle endoplasmàtic i viatgen a la xarxa trans-Golgi (TGN). Aquest compartiment cel·lular funciona com una estació de classificació que regula el flux dins de la cèl·lula, organitzant proteïnes i altres molècules acabades de sintetitzar en diferents vehicles que les transporten a les seves destinacions finals. Igual que en una línia d'assemblatge de fàbrica, cada molècula és processada i empaquetada a vesícules, que es guien ordenadament fins als compartiments cel·lulars corresponents o s'exporten fora de la cèl·lula, evitant la congestió i garantint una correcta funció cel·lular.

Encara que aquest procés és conegut, els senyals i les molècules específiques que porten cada proteïna a les seves destinacions corresponents encara no estan clares i són tema de discussió. Estudis anteriors han assenyalat que un dels actors clau podria ser una proteïna transmembrana, coneguda com a proteïna TGN46, que circula ràpidament entre la xarxa trans-Golgi i la membrana plasmàtica i és transportada fins a la superfície cel·lular mitjançant vesícules que també solen transportar proteïnes secretores. Tot i això, encara no s'ha mostrat el seu paper específic en aquest procés de classificació.  

Investigant experimentalment el rol de la proteïna TGN46

Els investigadors de l’ICFO Pablo Luján, Fèlix Campelo, Javier Vera i la Prof. María García-Parajo, publiquen un estudi a la revista eLife en col·laboració amb equips de l’Institut d’Investigació Biomèdica IRB i el Centre de Regulació Genòmica CRG de Barcelona, la Universitat de Farmàcia i Ciències de la Vida de Tòquio i de la Universitat Pompeu Fabra de Barcelona, on mostren que la proteïna TGN46 exerceix un paper clau en la classificació de les proteïnes als seus transportadors a la xarxa trans-Golgi i que aquest paper està descrit per la part de la molècula ubicada a l'interior dins de la xarxa.

Per investigar la funció de la proteïna TGN46 l'equip va estudiar dos tipus de cèl·lules, amb proteïna i sense, i van mesurar quina quantitat d'una proteïna específica, anomenada PAUF, se secretava. Utilitzant microscòpia d'immunofluorescència, van veure que les cèl·lules mutants, aquelles sense TGN46, secretaven un 75% menys de proteïnes. Fent servir microscòpia confocal de fluorescència van avaluar quantes vesícules contenia cada tipus de cèl·lula, veient que les mutants en tenien moltes menys, i van mesurar la taxa d'exportació de la proteïna secretora amb una tècnica de microscòpia denominada FLIP (por les sigles en anglès de fluorescence loss in photobleaching microscopy).

També van observar que aquesta proteïna secretora PAUF era present als túbuls de la membrana de les cèl·lules normals, però no a les mutants. Totes aquestes troballes indiquen que les cèl·lules sense TGN46 no poden completar correctament la classificació i càrrega de les proteïnes secretores a les seves vesícules de transport.

Amb l'objectiu de descobrir quines parts del receptor TGN46 són les encarregades de les funcions de classificació i empaquetat, l'equip que va trobar que només el domini luminal de la proteïna, és a dir, la part del receptor que mira cap a l'interior del Golgi era necessari per completar el procés.

Explorant a fons el mecanisme de classificació

L'article proporciona la primera confirmació experimental que la proteïna TGN46 funciona com un receptor de carregament, classificant les proteïnes secretores a la xarxa trans-Golgi, que després s'empaqueten en vesícules que, o bé les transporten a la superfície, o bé les secreten fora de la cèl·lula.

Segons els autors, una opció interessant per a futures investigacions seria centrar-se a investigar quines altres proteïnes secretores són gestionades per la proteïna TGN46. “Els propers passos que volem fer són, en primer lloc, trobar la llista de proteïnes que se secreten seguint aquesta ruta, cosa que podria a llarg termini obrir noves opcions terapèutiques per a malalties relacionades amb anomalies en la seva secreció”, assenyala Fèlix Campelo, investigador a l’ICFO i un dels autors de l’estudi. “En segon lloc, des d'una perspectiva més biofísica, volem entendre el mecanisme pel qual la TGN46 classifica i carrega aquestes proteïnes als transportadors, perquè l'evidència preliminar suggereix que la capacitat de TGN46 per formar condensats biomoleculars pot tenir un paper en la seva funció".