Ciencia y salud

Por José Antonio Lozano Teruel

Medicina, células y transporte

Las empresas de un país y las células de un ser vivo presentan similitudes llamativas. Nacen, viven y mueren. Cuando son activas producen y consumen numerosos productos y tanto los producidos como los consumidos han de ser transportados de un modo eficiente, ordenado, para llegar a sus correspondientes destino por el camino mejor y más rápido y poder ser adecuadamente reconocidos para su utilización.

Medicina, células y transporte
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Pero hay diferencias. En un país como España existen unas cuatro millones de empresas y la mayoría de ellas producen unas cuantas decenas de productos. Por el contrario, un ser humano puede superar los 100 billones de células (cada segundo se nos mueren un millón), con especialidades muy diferentes, produciendo y consumiendo multitud de productos distintos. En los seres pluricelulares estas células han de estar en perfecta comunicación e intercambiando materiales y la organización del tráfico de mercancías entre ellas es un problema cuya complejidad puede superar mil millones de veces a la de todo el tráfico de mercancías de un país. ¿Algún valiente se atreve a investigarlo y aclararlo? Sí, los Premios Nobel de Medicina y Cirugía 2013 dados a conocer a las 11:30h del pasado lunes, los doctores James E. Rothman, Randy W. Schekman y Thomas C. Südhof.
 
GALARDONADOS
La Asamblea Nobel es quien otorga los galardones tras que su Comité Nobel evalúa las propuestas. Este año los premiados han sido científicos que sobresalen en sus aportaciones en la regulación del tráfico de vesículas, que es uno de los sistemas de transporte más importantes con que cuentan nuestras células. 
 
De edades en torno a los 60 años, el más veterano de los investigadores, Randy W. Schekman nació en 1948 en St. Paul, Minnesota, estudió en la Universidad de California en Los Angeles y en la Universidad de Stanford, donde obtuvo su doctorado en 1974 bajo la supervisión de Arthur Kornberg (Premio Nobel 1959). Actualmente es profesor del Departamento de Biología Molecular y Celular de la Facultad de Medicina de la Universidad de California en Berkeley e investigador del Instituto Médico Howard Hughes.
 
 
James E. Rothman nació en 1950 en Haverhill, Massachusetts, Estados Unidos. Hizo su doctorado en Harvard Medical School y una estancia postdoctoral en el Massachusetts Institute of Technology. En 1978, en la Universidad de Stanford en California, empezó su investigación en las vesículas de la célula y allí coincidió con Schekman. Actualmente es Profesor y Presidente del Departamento de Biología Celular de la Universidad de Yale en New Haven, Connecticut, Estados Unidos.
 
 
Thomas C. Südhof, es el único de los tres galardonados no nativo americano. Se ha enterado del premio en Baeza, Jaen, donde participaba en una reunión científica. Nació en 1955 en Göttingen, Alemania, pero ya en 1983, se trasladó a la Universidad de Texas Southwestern Medical Center en Dallas, Texas, como becario postdoctoral con Michael Brown y Joseph Goldstein (Premio Nobel de Medicina en 1985). Südhof se convirtió en un investigador del Instituto Médico Howard Hughes en 1991 y fue nombrado profesor de Fisiología Molecular y Celular en la Universidad de Stanford en 2008.
 
 INVESTIGACIÓN
Tal como destaca el comunicado de prensa de la Fundación Nobel, este año se pretende rendir homenaje a tres científicos que han contribuido muy notablemente a resolver el misterio de cómo la célula organiza sus sistemas de transporte, entre los que el vesicular es muy importante, con un englobamiento del material a transportar, usualmente grandes moléculas, en una invaginación de la membrana plasmática, formándose así una vesícula cerrada que se libera al interior de la célula y que queda separada del citosol por una membrana.
En un puerto comercial grande y ocupado, los sistemas están obligados a garantizar que la carga correcta es enviada al destino correcto en el momento oportuno. La célula, con sus diferentes compartimientos llamados organelos, se enfrenta a un problema similar: las células producen moléculas como hormonas, neurotransmisores, citoquinas y enzimas que tienen que ser entregados a otros lugares dentro de la célula, o exportados fuera de ellas, en el momento adecuado. Momento y lugar lo son todo. Son vesículas como miniburbujas, rodeadas por membranas, las que trasladan los cargamentos entre los organelos o se funden con la membrana externa de la célula y liberan su carga hacia el exterior. Esto es de gran importancia, ya que, por ejemplo, desencadena la activación de un nervio en el caso de que sea un neurotransmisor el transportado, o controla una vía metabólica en el caso de que sea una hormona la transportada. ¿Cómo saben estas vesículas dónde y cuándo entregar su carga? 
Los tres galardonados con el Nobel han descubierto diversos mecanismos moleculares que rigen cómo las cargas encerradas en las vesículas se entregan en el sitio correcto y en el momento adecuado en cada célula.
GENES Y MÁS. 
Randy Schekman descubrió un conjunto de genes necesarios para el tráfico de vesículas. En la década de 1970 decidió investigar el problema usando levaduras como sistema modelo. Descubrió que algunas células de levadura poseían una maquinaria defectuosa de transporte, dando lugar a una situación que se asemejaba a un sistema de transporte público mal planificado, apilándose las vesículas anormalmente en ciertas partes de la célula. Descubrió que la causa de esta congestión era genética y pasó a investigar los genes mutados, identificando tres clases de genes que controlan diferentes facetas del sistema de transporte.
Otro problema diferente es el de la precisión en el acoplamiento que permite que la vesícula descargue su mercancía en su lugar exacto. James Rothman también estaba intrigado por ello. Estudiando el transporte de vesículas en células de mamífero en las décadas de ´80 y ´90, Rothman descubrió que una proteína compleja permitía que las vesículas se fusionasen específicamente con sus membranas diana. En el proceso de fusión, las proteínas en las vesículas y ciertas zonas de las membranas blanco se unían unas a otras como las dos caras de una cremallera. El hecho de que existan muchas de tales proteínas cremallera y que sean específicas asegura que la carga se entrega en una ubicación precisa. El mismo principio opera dentro de la célula cuando una vesícula se une a la membrana externa de la célula para liberar su contenido.
Muy interesante fue saber que algunos de los genes que Schekman había descubierto en levadura fueron identificados por Rothman en los mamíferos, revelando el antiguo origen evolutivo del sistema de transporte.
En cuanto a Thomas Südhof reveló cómo existen señales que instruyen a las vesículas para soltar su cargamento con precisión. Thomas Südhof estaba interesado en cómo las células nerviosas se comunican unas con otras en el cerebro. Las moléculas de señalización, los neurotransmisores, se liberan de las vesículas que se fusionan con la membrana externa de las células nerviosas mediante el uso de la maquinaria descubierta por Rothman y Schekman. Pero, ¿cómo es controlada esta liberación de manera precisa? Los iones del calcio eran conocidos por estar involucrados en este proceso y en la década de ´90, Südhof encontró ciertas proteínas sensibles al calcio en las células nerviosas. Identificó la maquinaria molecular que responde a un influjo de iones de calcio y dirige las proteínas vecinas rápidamente para enlazar las vesículas con la membrana externa de la célula del nervio, abriendo la cremallera para que se liberen las sustancias de señalización.  
Una última precisión. El transporte defectuoso de vesículas se produce en una gran variedad de enfermedades, incluyendo un número de trastornos neurológicos e inmunológicos, así como en la diabetes. 
 
Saber más:
http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/laureates/2013/advanced-medicineprize2013.pdf