El mecanismo, que ayuda a las células embrionarias a saber cuál debe ser su papel final en el organismo, puede abrir nuevas estrategias de investigación en algunos tipos de cáncer o malformaciones. Andreu Casali, investigador del CSIC y del IRB, es el autor del trabajo que se publica en Science Signaling.
Que una célula embrionaria se convierta en la célula de una extremidad, la cabeza o de un órgano como el hígado o el corazón, depende en parte de su ubicación en el embrión. Ahora bien, ¿cómo "sabe" la célula su ubicación? Esta información posicional la recibe gracias a los morfógenos, moléculas secretadas por las mismas células y que se dispersan por todo el tejido en desarrollo formando un gradiente de diferentes concentraciones (más densidad cuanto más cerca se está de la fuente emisora del morfógeno). La célula, por su parte, dispone de unos receptores (que también son proteínas) que detectan estos morfógenos. Así, la célula percibe la información posicional 'contando' los receptores activados o bien mediante algún mecanismo más complejo.
El investigador Andrés Casali, en el Instituto de Biología Molecular de Barcelona (IBMB) del CSIC, ha estudiado uno de estos morfógenos, la proteína llamada Hedgehog. Se trata de uno de los morfógenos más conocidos y que se ha conservado en muchos organismos a lo largo de la evolución (se encuentra tanto en insectos como en vertebrados). Casali, que también es investigador del Instituto de Investigación Biomédica (IRB), de Barcelona, ha estudiado cómo la célula 'lee' la información posicional que da Hedgehog. Lo que ha descubierto es que los receptores (formados por un complejo entre las proteínas PTC y Smo) disponen de un sistema complejo que se podría definir como de 'calibración'. Los resultados del trabajo han sido publicados en la revista Science Signaling.
"Se sabe que cuando los receptores reciben la señal de Hedgehog", explica Casali, "la célula va produciendo más moléculas de PTC hasta que llega un punto en el que, si tiene demasiadas, el complejo receptor se satura y se bloquea". En condiciones normales, sin embargo, este bloqueo se evita gracias a un mecanismo descubierto en la mosca del vinagre y que, probablemente, existe en todos los organismos.
Esto es lo que revela el investigador en su trabajo. El autor describe un "mecanismo con el que las moléculas de PTC se autorregulan para que el número de ellas sea suficiente para percibir correctamente la concentración del morfógeno Hedgehog pero no excesivo como para bloquear el complejo receptor que forman con Smo ". El funcionamiento de este mecanismo se basa en la capacidad de la proteína PTC en inducir su propia degradación en función de la cantidad total de proteína que la célula produce. Este mecanismo juega un papel en el ajuste de la sensibilidad de la célula para percibir Hedgehog y saber, pues, dónde está y qué papel le corresponde.
La investigación abre nuevas estrategias de investigación. "Hay muchos tipos de regulación en las células y ésta es una más", aclara Casali. "Conocerla puede abrir nuevos caminos para controlar la vía de Hedgehog en aquellos casos donde su mal funcionamiento está implicado en procesos de cáncer, entre los que destacan, entre muchos otros, los carcinomas de células basales, el tipo de carcinoma más común en poblaciones caucásicas ".
Hedgehog es una proteína muy conservada a lo largo de la evolución de los seres vivos y su función es imprescindible en los organismos. Se describió por primera vez en los años 80, en la mosca Drosophila melanogaster, en un trabajo realizado por Nüsslein-Volhard y Wieschaus que les llevó a ganar el premio Nobel de Medicina en 1995. Fue bautizada como Hedgehog (erizo en inglés) porque las larvas en las que ésta proteína estaba ausente mostraban dentículos (una especie de pelos) en todas partes, lo que confería al insecto un aspecto de erizo.
En humanos, Hedgehog tiene muchas funciones, sobre todo en el momento del desarrollo. En adultos está implicada en la homeostasis de muchos órganos, como el hígado o el páncreas. Dada la gran variedad de órganos y tejidos donde la función de Hedgehog es necesaria, no sorprende que el mal funcionamiento de la vía este vinculado a muchos casos de malformaciones humanas, como la holoprosencefalia (trastorno caracterizado por la ausencia del desarrollo del lóbulo frontal del cerebro), o muchos tipos de cáncer.
Andreu Casali es investigador Ramón y Cajal en el Instituto de Biología Molecular de Barcelona (IBMB). Actualmente también participa en el Institut de Recerca Biomèdica de Barcelona (IRB). Doctor en Biología por la Universidad de Barcelona, estuvo investigando en la Columbia University en Nueva York entre los años 2000 y 2005. En 2006 se incorporó como investigador en el IBMB, donde dirige un grupo de investigación.
Andreu Casali. Self-Induced Patched Receptor Down-Regulation Modulates Cell Sensitivity to the Hedgehog Morphogen Gradient. Sci. Signal., 24 August 2010 Vol. 3, Issue 136, p. ra63