Entendiendo la Ciencia: El gen 1 de la región crítica del Síndrome de Down o RCAN1, ayuda en la mantención de una red mitocondrial fusionada
Valentina Parra, Francisco Altamirano, Carolina P. Hernández-Fuentes, Dan Tong, Victoriia Kyrychenko, David Rotter, Zully Pedrozo, Joseph A. Hill, Verónica Eisner, Sergio Lavandero, Jay W. Schneider, Beverly A. Rothermel.
Circulation Research. 2018;122: e20-e33
https://doi.org/10.1161/CIRCRESAHA.117.311522
Imagínese que asiste a un espectáculo de trapecio en primera fila. En medio del show un artista cae al vacío y Ud. en menos de un segundo ruega porque la red de seguridad esté instalada y funcionando a su mejor capacidad. Efectivamente, la red salva la vida del trapecista y ahora todos pueden respirar tranquilos.
Una red. Exactamente una red es lo que necesitan las células de nuestro corazón, los cardiomiocitos, para salvarse en caso de un infarto cardiaco. Pero no cualquier red, ésta es una malla de mitocondrias. El organelo intracelular que se encarga de producir energía para todas las actividades vitales de nuestro cuerpo, forma redes que protegen a los cardiomiocitos de morir. Contrario a lo que se nos enseñó en el colegio, las mitocondrias tienen la capacidad de unirse entre si y formar una red a través de un proceso de fusión, optimizando la formación de ATP, molécula que sirve como combustible de las células. A la inversa, las mitocondrias pueden dividirse o fisionarse y generar mitocondrias unitarias, más pequeñas, que no son tan eficientes en la producción de energía.
La investigación reciente dirigida por la Dra. Valentina Parra, profesora asistente de la Universidad de Chile y colaboradora del Centro Avanzado para las Enfermedades Crónicas – ACCDiS, realizada en conjunto con el laboratorio de la Dra. Rothermel en el Southwestern Medical Center de la Universidad de Texas, mostró cómo esta red mitocondrial se regula por una proteína denominada RCAN1. Este trabajo se publicó en la edición de Marzo de la revista especializada Circulation Research, una de las top 5 del área de investigación cardiovascular, y que contó además con una reseña sobre el trabajo de la Dra. Parra en su editorial. La publicación ha sido destacada puesto que explica cómo la ausencia de RCAN1 pudiera exacerbar los efectos de un infarto al miocardio.
La Dra. Parra y su equipo utilizaron cardiomiocitos, los cuales por medio de técnicas de biología molecular no expresan la proteína RCAN1. En el trabajo se muestra que en dichas células carentes de RCAN1, la red mitocondrial se encuentra desestabilizada, principalmente por la activación de otra proteína conocida como DRP1 encargada de dividir la red mitocondrial. Los investigadores expusieron los cardiomiocitos al tratamiento de isquemia/reperfusión (I/R) simulada, que recrea un infarto del cardiaco. Este procedimiento provoca que los cardiomiocitos mueran por alteraciones metabólicas. Cuando utilizaron células con menores niveles de RCAN1, la muerte de los cardiomiocitos sometidos a I/R aumentó drásticamente, debido a que la red de seguridad mitocondrial se encontraba interrumpida. Al contrario, al aumentar la cantidad de RCAN1, la red mitocondrial se hizo más extensa y consecuentemente las células fueron más resistentes a la I/R. Además, el trabajo de la Dra. Parra mostró que las células que tienen la red mitocondrial desestabilizada, por efecto de la ausencia de RCAN1, están más activas unas proteínas llamadas calpaínas que ayudan a degradar proteínas estructurales del corazón. Así, la ausencia de RCAN1 no solo disminuye la red de protección mitocondrial del corazón sino también posiblemente aumente su daño por efecto de las calpaínas tras un infarto.
Las implicancias del trabajo de la Dra. Parra y sus colaboradores son amplias tanto en el campo de la cardiología como en el área de la neurociencia, pues este mecanismo es potencialmente el mismo que se activa en el cerebro tras un infarto cerebral. Finalmente, la Dra. Parra y su equipo de colaboradores, también mostraron que células madres de pacientes con Síndrome de Down que tienen elevados niveles de RCAN1, tienen mitocondrias gigantes con un metabolismo anormalmente elevado, lo que podría eventualmente explicar algunas de las características patológicas observadas en las personas que padecen este Síndrome.
Dr. Mario Bustamante
Postdoctorado ACCDIS