18-12-2024
Descobreixen un mecanisme molecular clau per a la regeneració de teixits en insectes
Imatge d'una efímera (Cloeon dipterum) / Isabel Almudí (IRBio)
Un estudi co-liderat pel CSIC identifica la funció essencial d'un sistema de control de proteïnes en la regeneració de teixits i òrgans en un tipus d'insecte
Els resultats contribueixen al coneixement dels mecanismes genètics involucrats en la regeneració i proporcionen pistes del paper d'aquest procés molecular en malalties humanes
Un estudi co-liderat per Fernando Casares, del Centre Andalús de Biologia del Desenvolupament (CABD, CSIC-JA-UPO) i Isabel Almudí, de l'Institut de Recerca de la Biodiversitat (IRBio) de la Universitat de Barcelona, mostra la implicació de la neddylació, una via de control de qualitat de proteïnes, en la regeneració de teixits en efímeres (Cloeon dipterum), un tipus d' insecte capaç de regenerar ràpidament molts dels seus òrgans. Els resultats, publicats a la revista Open Biology, obren la porta a la investigació d'aquest procés molecular en la regeneració d'òrgans en vertebrats i en el desenvolupament de teràpies futures.
A la natura no tots els animals tenen la capacitat de regenerar els òrgans danyats o perduts. En particular, els humans tenen una capacitat de regeneració molt limitada en comparació amb altres animals Fernando Casares assenyala que “comprendre com alguns organismes regeneren els seus òrgans de manera eficaç ens permetrà entendre aquest procés a nivell molecular, cel·lular i d'òrgan, i ens obre una finestra per comprendre no només per què alguns organismes regeneren bé, sinó perquè nosaltres regenerem malament”.
Aquest treball contribueix a omplir aquest espai buit al nostre coneixement sobre aquest procés mitjançant l'estudi de la regeneració a l'efímera Cloeon dipterum, un insecte d'aigua dolça que només emergeix de l'aigua un cop arriba a adult. Per això, els juvenils aquàtics també anomenats nimfes, presenten un parell de brànquies en cadascun dels seus primers set segments abdominals, similars a paletes, que són essencials per a la respiració, l'osmorregulació (el manteniment de l'equilibri hídric i salí dins del cos) i, probablement, per a la detecció de substàncies químiques.
Tot i això, sovint aquestes brànquies es desprenen del cos per donar lloc a unes noves que es generen en un espai de temps d'entre cinc i nou dies. “Aquestes noves brànquies no només es regeneren, sinó que durant el procés creixen a un ritme més accelerat que durant el desenvolupament normal”, destaca Casares. Els experiments duts a terme per l'equip investigador mostren que aquesta ràpida regeneració sembla que no es deu al creixement d'una regió especialitzada (que es forma en molts processos de regeneració i s'anomena blastema), sinó que es produeix per un augment uniforme de la proliferació cel·lular a tota la brànquia.
En aquest treball, en què ha tingut un paper essencial Carlos A. Martin-Blanco, investigador doctoral del CABD i de la Universitat de Barcelona, s'ha identificat una via de control de qualitat de proteïnes, anomenada neddylació, com a fonamental perquè els insectes regenerin els seus apèndixs. Les proteïnes defectuoses o aquelles que s'han d'eliminar si no són necessàries per a la funció cel·lular, es descarten a través d'una maquinària especialitzada anomenada proteasoma. “No obstant, aquesta maquinària està subjecta a regulació i és precisament l'addició química de la proteïna Nedd8 a alguns dels components del proteasoma que activa aquesta maquinària”, explica Martín-Blanco.
A més del paper en regeneració, la neddylació està involucrada en la regulació del metabolisme, el funcionament del sistema immunològic i la tumorigènesi. Curiosament, els investigadors assenyalen que el desenvolupament de tumors està relacionat amb la sobreexpressió d'aquest procés molecular. De fet, hi ha fàrmacs que bloquegen aquest mecanisme i que es fan servir com a medicines antitumorals. Isabel Almudí comenta que aquest treball aporta nous descobriments, però també noves preguntes: “Podria ser que els òrgans en procés de regeneració i els tumors comparteixin alguns mecanismes moleculars?”.
Una porta a futures investigacions
El repte següent dels investigadors i investigadores serà intentar estimular aquests processos en òrgans que regeneren malament i analitzar si les seves capacitats regeneratives augmenten. Aquest descobriment podria tenir implicacions en camps com la biomedicina, atès que els mecanismes regeneratius en altres animals són una font d'inspiració per a teràpies futures en humans.
Carlos A. Martín-Blanco, Pablo Navarro, José Esteban-Collado, Florenci Serras, Isabel Almudí and Fernando Casares. Gill regeneration in the mayfly Cloeon uncovers new molecular pathways in insect regeneration. Open Biology. doi.org/10.1098/rsob.240118
Font: CSIC Comunicació – Andalusia i Extremadura