Los científicos explican el papel de una determinada proteína en la generación de células críticas para el mantenimiento de los huesos.
Las enfermedades crónicas de los huesos y las articulaciones, como la osteoporosis y la artritis reumatoide, afectan a millones de personas en todo el mundo, especialmente a los ancianos, degradando su calidad de vida. Un factor importante en ambas enfermedades es la actividad excesiva de las células que disuelven los huesos llamadas osteoclastos. Los osteoclastos se forman a través de la diferenciación de un cierto tipo de célula inmunitaria llamada macrófago, después de lo cual adquieren su nueva función en el mantenimiento de huesos y articulaciones: descomponen el tejido óseo para permitir que los osteoblastos, otro tipo de célula, reparen y remodelen el sistema esquelético. .
En términos generales, dos procesos intracelulares están involucrados en esta diferenciación: primero, la transcripción, en la que se crea un ARN mensajero (ARNm) a partir de la información genética en el ADN, y luego, la traducción, en la que la información en el ARNm se decodifica para producir proteínas que realizar funciones específicas en la célula. Desde el descubrimiento del papel de una proteína en particular llamada RANKL en la formación de osteoclastos, los científicos han resuelto una parte considerable del rompecabezas de qué vías de señalización celular y redes de transcripción regulan la generación de osteoclastos. Sin embargo, quedan por comprender los procesos celulares posteriores a la transcripción implicados.
Ahora, en un nuevo estudio publicado en Biochemical and Biphysical Research Communications, científicos de la Universidad de Ciencias de Tokio, Japón, desentrañaron el papel de una proteína llamada Cpeb4 en este complejo proceso. Cpeb4 es parte de la familia de proteínas de "unión al elemento de poliadenilación citoplásmica (CPEB)", que se unen al ARN y regulan la activación y represión de la traducción, así como los mecanismos de "empalme alternativo" que producen variantes de proteínas. El Dr. Tadayoshi Hayata, quien dirigió el estudio, explica: “Las proteínas CPEB están implicadas en varios procesos biológicos y enfermedades, como el autismo, el cáncer y la diferenciación de glóbulos rojos. Sin embargo, sus funciones en la diferenciación de osteoclastos no se conocen claramente. Por lo tanto, realizamos una serie de experimentos para caracterizar una proteína de esta familia, Cpeb4, utilizando cultivos celulares de macrófagos de ratón ”.
En los diversos experimentos de cultivo celular realizados, se estimularon macrófagos de ratón con RANKL para desencadenar la diferenciación de osteoclastos y se controló la evolución del cultivo. Primero, los científicos encontraron que la expresión del gen Cpeb4 y, en consecuencia, la cantidad de proteína Cpeb4, aumentaba durante la diferenciación de los osteoclastos. Luego, mediante microscopía de inmunofluorescencia, visualizaron los cambios en la ubicación de Cpeb4 dentro de las células. Descubrieron que Cpeb4 se mueve desde el citoplasma hacia los núcleos, mientras presenta formas específicas (los osteoclastos tienden a fusionarse y formar células con múltiples núcleos). Esto indica que la función de Cpeb4 asociada con la diferenciación de osteoclastos probablemente se lleva a cabo dentro de los núcleos.
Para comprender cómo la estimulación RANKL causa esta relocalización de Cpeb4, los científicos "inhiben" o reprimen selectivamente algunas de las proteínas que se involucran "aguas abajo" en las vías de señalización intracelular desencadenadas por la estimulación. Identificaron dos vías necesarias para el proceso. No obstante, se requerirán más experimentos para conocer completamente la secuencia de eventos que tienen lugar y todas las proteínas involucradas.
Finalmente, el Dr. Hayata y su equipo demostraron que Cpeb4 es absolutamente necesario para la formación de osteoclastos utilizando cultivos de macrófagos en los que Cpeb4 estaba activamente agotado. Las células de estos cultivos no sufrieron más diferenciación para convertirse en osteoclastos.
En conjunto, los resultados son un trampolín para comprender los mecanismos celulares implicados en la formación de osteoclastos. El Dr. Hayata comenta: “Nuestro estudio arroja luz sobre el importante papel de la proteína Cpeb4 de unión al ARN como un“ factor de influencia ”positivo en la diferenciación de osteoclastos. Esto nos da una mejor comprensión de las condiciones patológicas de las enfermedades de los huesos y las articulaciones y puede contribuir al desarrollo de estrategias terapéuticas para enfermedades importantes como la osteoporosis y la artritis reumatoide ”. Con suerte, el nivel más profundo de comprensión de la generación de osteoclastos facilitado por este estudio se traducirá en última instancia en una mejor calidad de vida para las personas que viven con enfermedades dolorosas de los huesos y las articulaciones.
Acerca de la Universidad de Ciencias de Tokio
La Universidad de Ciencias de Tokio (TUS) es una universidad conocida y respetada, y la universidad privada de investigación especializada en ciencias más grande de Japón, con cuatro campus en el centro de Tokio y sus suburbios y en Hokkaido. Establecida en 1881, la universidad ha contribuido continuamente al desarrollo de la ciencia en Japón al inculcar el amor por la ciencia en investigadores, técnicos y educadores.
Con la misión de “Crear ciencia y tecnología para el desarrollo armonioso de la naturaleza, los seres humanos y la sociedad”, TUS ha realizado una amplia gama de investigaciones, desde las ciencias básicas hasta las aplicadas. TUS ha adoptado un enfoque multidisciplinario de la investigación y ha realizado estudios intensivos en algunos de los campos más importantes de la actualidad. TUS es una meritocracia donde se reconoce y se nutre lo mejor de la ciencia. Es la única universidad privada en Japón que ha producido un premio Nobel y la única universidad privada en Asia que ha producido premios Nobel dentro del campo de las ciencias naturales.
Acerca del profesor asociado Tadayoshi Hayata de la Universidad de Ciencias de Tokio
Desde 2018, el Dr. Tadayoshi Hayata ha sido profesor asociado e investigador principal en el Departamento de Farmacología Molecular de la Facultad de Ciencias Farmacéuticas de la Universidad de Ciencias de Tokio. Su laboratorio se centra en el metabolismo óseo, la diferenciación celular, la farmacología molecular y campos similares para comprender la naturaleza de las enfermedades de los huesos y las articulaciones y encontrar dianas terapéuticas. El Dr. Hayata está afiliado a varias sociedades japonesas y a la Sociedad Estadounidense de Investigación de Huesos y Minerales. Ha publicado más de 50 artículos originales y realizado más de 150 presentaciones en congresos académicos. Además, su investigación sobre la osteoporosis ha llegado a los periódicos japoneses en varias ocasiones.
Información de financiación
Este estudio fue apoyado por JSPS KAKENHI [número de concesión 18K09053]; Nanken-Kyoten, TMDU (2019); la Fundación Nakatomi; Apoyo a la investigación de Astellas; Contribución académica de Pfizer; Contribución académica de Daiichi-Sankyo; Contribución académica de Teijin Pharma; Contribución académica de Eli Lilly Japón; Contribución académica farmacéutica de Otsuka; Contribución Académica Shionogi; Contribución académica farmacéutica de Chugai.
