Autofagia celular

El premio Nobel de fisiología y medicina de 2016 se otorgó al profesor Yoshinori Ohsumi por el descubrimiento de los mecanismos que explican la autofagia.

La autofagia es el mecanismo natural, regulado y destructivo de las células en el que se desmontan los elementos innecesarios o disfuncionales. Permite varias funciones:

-  Mantenimiento celular - La autofagia celular (macroautofagia) es esencial para la supervivencia de las células y para que permanezcan sanas. Este proceso vital asegura el tratamiento y la reutilización de los desechos del interior de cada célula viva. En la macroautofagia se aíslan componentes diana del citoplasma del resto de la célula dentro de unas vesículas de doble membrana llamadas autofagosomas. Los autofagosomas acaban fusionándose con los liposomas y su contenido es entonces degradado y reciclado.

-  Afrontar la hambruna -  La autofagia desempeña una función esencial cuando un animal está desnutrido, por ejemplo, durante una estación con escasez de alimento. En condiciones de inanición, las células degradan proteínas y elementos no esenciales o estructuras dañadas y las reutilizan para obtener energía. En humanos adultos este proceso puede proporcionar suficiente energía como para sobrevivir unas cuatro semanas sin comida.

-  Respuesta a la infección -  La autofagia también desempeña una función esencial en la inmunidad celular dado que es capaz de secuestrar, degradar y reciclar patógenos intracelulares, lo que puede desencadenar respuestas inmunitarias innatas y adaptativas contra los microorganismos. Existen varios mecanismos de huésped que permiten que los autofagosomas reconozcan y alcancen bacterias dentro de las células. No obstante, la evolución conjunta entre huésped-células y los patógenos ha seleccionado a numerosos microorganismos infecciosos invasores capaces de evitar o usurpar autofagia para su propio beneficio. Un subconjunto de virus y bacterias socava la vía de la autofagia para promover su propia replicación.

- Metabolismo - Las células destruyen su propio contenido encerrándolo en sus membranas de modo que se forman vesículas que entonces son transportadas a un compartimento de reciclaje de la célula para su posterior degradación. Se cree que la alteración de este mecanismo podría estar relacionado con envejecimiento y a todo tipo de enfermedades como el cáncer, enfermedades infecciosas, inmunológicas y con los trastornos neurodegenerativos. El estudio de la autofagia y sus anomalías se realizó gracias a ratones mutados.

Fue en la década de los sesenta cuando los investigadores observaron por primera vez  en ratas y ratones que las células podían destruir su propio contenido, por lo que recibieron el Premio Nobel en 1974 (hyperlink). Pero por aquél entonces, las dificultades en el estudio del fenómeno significaba que poco se sabía acerca de cómo funcionaba la autofagia, qué genes estaban implicados o su función en la enfermedad y el desarrollo normal. Esta era la situación hasta que el doctor Ohsumi empezó a estudiar el proceso con la levadura de Baker. Hasta pasados 30 años Ohsumi no fue fue capaz de crear experimentos que identificaron los mecanismos genéticos y moleculares esenciales para la autofagia. Usando la levadura de Baker como modelo, Ohsumi mostró el mecanismo subyacente a la autofagia y explicó cómo funcionaba un mecanismo similar en células humanas. Su trabajo ha desembocado en un nuevo paradigma en nuestra comprensión acerca de cómo una célula recicla su contenido.

De la levadura a los mamíferos

Resulta que en humanos y otros mamíferos existen genes de la autofagia equivalentes a casi todos los que existen en la levadura. Sin embargo, la situación se hace mucho más compleja por el hecho de que los mamíferos tienen más de una copia para cada uno de estos genes. El profesor Noboru Mizushima, de la Universidad de Tokio, propició un avance importante cuando, trabajando con Yoshinori Ohsumi, desarrolló un ratón transgénico en el cual una proteína llamada LC3, que se encuentra en la membrana del autofagosoma, se fusiona con la proteína verde fluorescente (GFP por sus siglas en Inglés, - véase Premio Nobel de Química de 2008) (hyperlink) que permitió que él y sus colegas pudieran observar y monitorizar el proceso de autofagia por primera vez in vivo en ratones.

Estos descubrimientos animaron a cientos de investigadores de todo el mundo a estudiar el proceso y originó un nuevo campo y área de investigación. Abrieron el paso a la comprensión de la importancia fundamental de la autofagia en gran número de procesos fisiológicos, como la adaptación a la inanición o la respuesta a la infección.

Referencias bibliográficas:

https://www.nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/laureates/2016/

https://www.nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/laureates/2016/press.html  

http://micro.med.harvard.edu/Micro214/ChoyAutophagyReview_optional.pdf

https://www.nytimes.com/2016/10/04/science/yoshinori-ohsumi-nobel-prize-medicine.html

https://speakingofresearch.com/2016/10/03/nobel-prize-2016/

• Year: 2016
• Scientist(s): Yoshinori Ohsumi
• Animal(s): Ratón
• Countries: Japan
• Research field(s): Biología celular
• Medical application(s): Investigación básica

Last edited: 19 January 2018 14:44