Describen un mecanismo que permite que las células paren su crecimiento polarizado cuando están en condiciones de estrés

El grupo de Investigación en Estrés Oxidativo y Ciclo Celular de la UPF ha descubierto un mecanismo por el cual, cuando las células están en condiciones de estrés, paran su crecimiento polarizado. El trabajo, publicado en la revista Cell Reports, ha sido liderado por Elena Hidalgo y José Ayté, y la primera autora es Clàudia Salat-Canela.

Han llevado a cabo esta investigación en la levadura Schizosaccharomyces pombe, organismo que tiene la ventaja de presentar una genética sencilla y fácilmente manipulable, que permite manejar muchas condiciones distintas. Además, muchos de los mecanismos moleculares básicos de las levaduras son extrapolables a eucariotas superiores.

Los investigadores del Departamento de Ciencias Experimentales y de la Salud de la UPF usan las células de S. pombe para investigar cómo reaccionan ante el estrés oxidativo, que puede estar generado por una situación externa o por la propia respiración celular. En este artículo han colaborado con el laboratorio liderado por Pilar Pérez en la Universidad de Salamanca, que usa S. pombe para el estudio del crecimiento polarizado. La familia de proteínas Rho interviene en el establecimiento y mantenimiento de zonas de crecimiento polarizado en todo tipo de células eucariotas; mediante redes bioquímicas complejas, esta familia de proteínas controla procesos fundamentales de la biología celular, como el crecimiento, el movimiento y la división celular. La proteína más relevante de esta familia es Cdc42.

La familia de proteínas Rho controla procesos fundamentales de la biología celular, como el crecimiento, el movimiento y la división de las células.

Por otro lado, las células también están dotadas de mecanismos para evaluar las condiciones del ambiente externo y hacer frente a posibles factores de estrés. Estos mecanismos son controlados por las rutas de MAP quinasas. En concreto este estudio se centra en la ruta  de la MAP quinasa Sty1 de S. pombe. Cuando las condiciones ambientales no son favorables, las células tienden a disminuir o parar su crecimiento. “El crecimiento es costoso para la célula, interesa pararlo de modo que la célula se pueda concentrar en otros procesos que le permitan hacer frente al estrés”, explica Clàudia Salat.

Estas proteínas están conservadas desde las levaduras a los mamíferos, sugiriendo que los mecanismos básicos de polarización celular y respuesta en condiciones de estrás de han mantenido a lo largo de la evolución.

En este trabajo, el grupo ha encontrado la conexión entre la ruta de MAP quinasa Sty1 y los mecanismos de crecimiento celular dirigidos por Cdc42. Concretamente, los investigadores describen que en condiciones de estrés Sty1 desregula el equilibrio entre los activadores e inhibidores de Cdc42. Contrariamente a lo que se esperaba inicialmente, Sty1 no solo afecta a un regulador de Cdc42 sino que impacta sobre varios de ellos. “La multiplicidad de proteínas involucradas en este proceso hace que el sistema sea robusto y asegura la inhibición del crecimiento polarizado en condiciones de estrés”, añade Clàudia Salat.

“Estas proteínas están conservadas desde las levaduras a los mamíferos, sugiriendo que los mecanismos básicos de polarización celular y respuesta en condiciones de estrés se han mantenido a lo largo de la evolución”, detalla la Dra. Salat-Canela. “De este modo, este tipo de trabajos con modelos simples y fácilmente manipulables como las levaduras, pueden desvelar mecanismos moleculares generales”, concluye.

Artículo de referencia:

Salat-Canela et al. Stress-dependent inhibition of polarized cell growth through unbalancing the GEF/GAP regulation of Cdc42. Cell Reports. DOI 10.1016/j.celrep.2021.109951.