Descubren un 'válvula de desbordamiento' en células vinculada al Parkinson

Investigadores de la Universidad de Bonn-Rhein-Sieg, LMU Múnich, TU Darmstadt y Nanion Technologies descubrieron cómo un canal iónico, conocido como TMEM175, ayuda a las células a descomponer residuos, abriendo nuevas posibilidades para el tratamiento de la enfermedad de Parkinson.

Al igual que los desagües de los lavabos y bañeras, las células humanas cuentan con un sistema de protección similar. Un estudio reciente, publicado en PNAS (Actas de la Academia Nacional de Ciencias), reveló este sistema de protección. El equipo, liderado por el profesor Christian Grimm de LMU Múnich y el Dr. Oliver Rauh de H-BRS, descifró la función del canal iónico TMEM175, sugiriendo que este canal actúa como una válvula de desbordamiento en el interior de los lisosomas, evitando que el entorno se vuelva demasiado ácido.

Lisosomas y control de la acidez celular

Los lisosomas son pequeños compartimentos rodeados de membranas que funcionan como centros de reciclaje de la célula. Descomponen grandes moléculas en bloques de construcción más simples que la célula puede reutilizar. Para que este proceso funcione correctamente, los lisosomas deben mantener un ambiente ácido.

El pH mide la concentración de protones (H+) en una solución, y valores de pH más bajos indican niveles más altos de protones. Una proteína especializada bombea protones hacia los lisosomas para crear esta acidez. Sin embargo, mantener el equilibrio adecuado requiere proteínas adicionales incrustadas en la membrana lisosomal. El estudio destaca a TMEM175 como un jugador clave en la regulación de este equilibrio.

Los investigadores creen que en células sanas, TMEM175 ayuda a mantener el nivel de acidez ideal, permitiendo que la descomposición de desechos se lleve a cabo de manera eficiente. Cuando mutaciones interrumpen este canal, la regulación del pH se ve afectada. Como resultado, las proteínas no se degradan adecuadamente, lo que puede llevar a la muerte de células nerviosas. Investigaciones anteriores han vinculado problemas en la función lisosomal con el envejecimiento y enfermedades neurodegenerativas como el Parkinson. "Nuestro estudio establece que el canal iónico TMEM175 juega un papel decisivo aquí", afirmó el Dr. Oliver Rauh.

Canal iónico TMEM175 transporta potasio y protones

Durante años, los científicos no estaban seguros de dónde se ubicaba TMEM175 en las células ni cuál era su función. Su nombre simple, que significa proteína transmembrana 175, refleja cuánto se desconocía inicialmente. Con el tiempo, el interés en TMEM175 creció a medida que se conectaba con enfermedades neurodegenerativas, especialmente el Parkinson.

Los investigadores finalmente confirmaron que TMEM175 es un canal iónico que mueve partículas cargadas a través de la membrana lisosomal. Sin embargo, existía un debate sobre si principalmente transportaba iones de potasio o protones, y cómo esos movimientos afectaban la función celular en estados sanos y enfermos.

Un sensor de pH que ajusta el flujo de protones

"He trabajado en muchos canales iónicos, y TMEM175 es, con mucho, el más extraño de todos", comentó el Dr. Oliver Rauh, quien se trasladó de TU Darmstadt a H-BRS para trabajar en la colaboración de investigación CytoTransport. "Cuando comenzamos con el proyecto hace unos seis años, se asumía que TMEM175 era un canal de potasio. Su función era completamente desconocida. Ahora hemos demostrado que TMEM175 no solo conduce iones de potasio, sino también protones, y está directamente involucrado en la regulación del pH, es decir, la concentración de protones, en el interior de los lisosomas."

"La mayoría de los experimentos se llevaron a cabo utilizando el método de parcheo de membrana", explicó Christian Grimm, un experto en técnicas que miden la actividad eléctrica en las membranas lisosomales. Este método permitió al equipo analizar cómo se comporta el canal en diferentes condiciones. Sus resultados muestran que TMEM175 puede detectar cuando la acidez alcanza un nivel crítico y ajustar el flujo de protones en consecuencia.

"Nuestros hallazgos crean una base importante para una mejor comprensión de los procesos funcionales en los lisosomas y la función del canal TMEM175, que antes era cuestionada. Al mismo tiempo, nuestros conocimientos sobre la proteína TMEM175 ofrecen una estructura objetivo prometedora para el desarrollo de medicamentos para tratar o prevenir enfermedades neurodegenerativas como el Parkinson."

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