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Las proteínas se turnan para compartir recursos cuando escasean

Un estudio en el que participa la UPF revela un comportamiento hallado antes en las bacterias

El Periódico

El investigador Jordi García Ojalvo.

El investigador Jordi García Ojalvo.

Científicos de la Universidad Pompeu Fabra (UPF) han descubierto que los componentes celulares, como las proteínas, utilizan los recursos por turnos cuando éstos escasean, en un sistema comparable al de la multipropiedad ('time-share').

La investigación, que ha publicado la revista 'Cell Systems', la ha coliderado el investigador de la UPF Jordi García-Ojalvo, junto con el Instituto Tecnológico de California (Caltech) y la Universidad de Cambridge.

García-Ojalvo ha explicado que el sistema que han descubierto "es comparable al de multipropiedad utilizado por diferentes familias para disfrutar del mismo apartamento de vacaciones en diferentes periodos del año".

El investigador del Departamento de Ciencias Experimentales y de la Salud (DCEXS) de la UPF ha detallado que en las células algunos componentes deben competir activamente cuando solo disponen de una cantidad limitada de un recurso, como puede ser una enzima.

En vez de compartir una fracción de manera constante, los investigadores han visto que utilizan el recurso por turnos, es decir, un componente monopoliza la enzima durante un periodo de tiempo y posteriormente deja paso a otro componente diferente.

García-Ojalvo ya descubrió el año pasado, en colaboración con colegas de la Universidad de California San Diego, que poblaciones de bacterias denominadas biofilms alternaban sus períodos de alimentación para reducir la competencia y evitar colapsos en el consumo cuando la cantidad de nutrientes era limitada.

"En ese momento encontramos que las poblaciones de células compartían recursos, y ahora mostramos que el fenómeno se produce también dentro de una célula, lo que indica que el 'time-share' es una estrategia general de los sistemas vivos", ha dicho el catedrático de Biología de Sistemas de la UPF.

Experimentos

Mediante experimentos utilizando vídeo-microscopía de fluorescencia, los investigadores analizaron el comportamiento de células individuales de la bacteria 'Bacillus subtilis' en condiciones de estrés, en las que estos organismos solo disponen de una cantidad de energía limitada.

Concretamente estudiaron proteínas llamadas factores sigma, que compiten por la enzima ARN polimerasa, necesario para leer la información genética de las bacterias.

Un modelo matemático reveló que dos de estos factores raramente se encuentran activados a la vez y que algunos están correlacionados negativamente, es decir, cuando se expresa uno, no se expresa el otro.

Según los investigadores, esto indica que los diferentes elementos alternan en el tiempo la utilización de la RNA polimerasa.

García-Ojalvo ha señalado que debido a que los componentes moleculares son limitantes en muchos otros sistemas, esta estrategia de tiempo compartido podría representar una sistema de regulación mucho más general.

"Los resultados nos ayudan a entender mejor cómo funcionan los organismos vivos, y revelan un conexión inesperada entre la biología, la economía y la ingeniería: métodos que utilizamos los humanos para compartir recursos los inventó la evolución hace cientos de millones de años", ha concluido García-Ojalvo. 

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