Investigadores de la Olavide halla una proteína clave en la regulación de la fisiología mitocondrial
Fuente: Universidad Pablo de Olavide
De izquierda a derecha: Manuel Ballesteros, Carlos Santos, Pablo Gandolfo, Ignacio Guerra y Gloria Brea.
La función de Ptc7 demostrada en este estudio abre una esperanzadora vía para el tratamiento de las deficiencias primarias y secundarias de coenzima Q10. El hallazgo ha sido publicado en la revista The Journal of Biological Chemistry.
La deficiencia de coenzima Q10 se constituye como una enfermedad rara que causa trastornos de diversa gravedad en función de los niveles de coenzima Q10 hallados en el paciente. Los casos más graves afectan a niños de corta edad que tienen comprometido su desarrollo mientras que formas menos graves producen una afectación del sistema nervioso (encefalopatías y ataxias), de los músculos y problemas renales. En muchos casos se produce una muerte prematura y en los leves los individuos afectados sufren una serie de complicaciones que disminuyen considerablemente su calidad de vida e incrementan su dependencia.
La deficiencia de coenzima Q10 se puede producir por mutaciones que afectan a los genes y proteínas responsables de su fabricación (deficiencia primaria) pero también otras enfermedades mitocondriales no relacionadas pueden cursar con una deficiencia de coenzima Q10 (deficiencia secundaria). Una disminución importante de los niveles de coenzima Q10 se ha asociado a la vejez; a partir de los 50 años se produce una bajada que es paralela a un declive del vigor físico, tono y masa muscular de los individuos.
El tratamiento más utilizado es la suplementación con coenzima Q10 obtenido mediante fermentación en levaduras y bacterias. El tratamiento es exitoso en algunos casos pero plantea problemas ya que la molécula no llega a todos los órganos. El sistema nervioso que es donde se localiza una gran parte de los síntomas de la deficiencia es incapaz de tomar el coenzima Q10usado como terapia. Otro gran problema es el económico; aunque el coenzima Q10 usado como complemento dietético es asequible el uso terapéutico requiere dosis muy elevadas que incrementan considerablemente el coste del tratamiento.
Una alternativa a la suplementación es la potenciación de la síntesis endógena de coenzima Q10; es decir mejorar la capacidad del organismo para sintetizar su propio coenzima Q10. Ello implica un profundo conocimiento de los mecanismos de producción de coenzima Q en las células. En la actualidad el modelo utilizado para estudiar este proceso es la levadura Saccharomyces cerevisiae, la humilde levadura cervecera que comparte con los seres humanos los secretos de la fabricación de coenzima Q.
Células de levadura teñidas para analizar el transporte de coenzima Q
Investigadores de la UPO han hallado una proteína denominada Ptc7 que es clave para activar el mecanismo de síntesis de coenzima Q cuando es requerido por la célula. “Existen diversas situaciones en las que la levadura está obligada a producir grandes cantidades de coenzima Q. Esta molécula es necesaria en todos los organismos desde bacterias al hombre para respirar, para que las células puedan usar oxígeno y obtener energía. En presencia de oxígeno y alimento la levadura obtiene energía utilizando la cadena respiratoria que depende totalmente de la existencia de coenzima Q”, explica Carlos Santos Ocaña, uno de los autores de este hallazgo, quien señala que “otra situación que requiere coenzima Q es la defensa antioxidante. El estrés oxidativo es un elemento que genera envejecimiento, que acorta la vida en todos los organismos. El coenzima Q es un potente antioxidante localizado en las membranas celulares que bloquea los ataques producidos por compuestos oxidantes y radicales libres. La proteína Ptc7 se expresa en estas situaciones para incrementar significativamente los niveles de coenzima Q y actúa mediante defosforilación sobre componentes de la maquinaria de síntesis para activarlos. Como símil se trataría de un interruptor molecular que activa una maquinaria compleja como es la encargada de la síntesis de coenzima Q”.
La función de Ptc7 desvelada en este artículo lo hace una diana perfecta para activar la síntesis de coenzima Q. “En primer lugar -afirma el investigador Santos Ocaña- el hecho de actuar como un interruptor molecular permitiría el diseño de fármacos activadores de Ptc7 que por sí solos incrementarían significativamente la síntesis de coenzima Q10. En segundo lugar, existe una proteína humana similar a Ptc7 que comparte totalmente sus propiedades bioquímicas”.
En conjunto, la función de Ptc7 abre una esperanzadora vía para el tratamiento de las deficiencias primarias y secundarias de coenzima Q10. “Esta vía requiere de un nuevo esfuerzo de investigación para plasmarlo en una realidad terapéutica”, concluye el investigador de la UPO.
Título del artículo: The phosphatase Ptc7 induces coenzyme Q biosynthesis by activating the hydroxylase Coq7 in yeast.
Autores: Alejandro Martín-Montalvo, Isabel González-Mariscal, Teresa Pomares-Viciana, Sergio Padilla-López, Manuel Ballesteros, Luis Vázquez-Fonseca, Pablo Gandolfo, David L. Brautigan, Plácido Navas y Carlos Santos-Ocaña.
Revista: The Journal of Biological Chemistry, volume 288, 28126-28137, 27/09/2013
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