Los enigmáticos ratones de los años 40 desmienten la teoría de la uniformidad de los ribosomas

Un descubrimiento fortuito en el Instituto Nacional del Cáncer de los EE. UU., realizado en los años 40, permitió a los científicos comprender décadas después un principio fundamental del funcionamiento celular. Los investigadores descubrieron que los ribosomas, pequeñas fábricas de proteínas en la célula, son más diversos de lo esperado, y cada uno se especializa en la producción de tipos específicos de proteínas. Este hallazgo desafía la creencia establecida de que los ribosomas son estructuras universales e idénticas.

La historia comenzó cuando los científicos notaron una camada peculiar de ratones con colas cortas y curvas y costillas mal colocadas que crecían a partir de las vértebras cervicales. Esta cepa, llamada "de cola corta," fue un enigma durante décadas para los investigadores.

La respuesta llegó en 2011, cuando la bióloga Maria Barna, de la Universidad de California en San Francisco, descubrió que la causa de las deformaciones era una mutación que hacía desaparecer una proteína específica, la RPL38, de los ribosomas. El hallazgo sorprendió a la comunidad científica, ya que se esperaba encontrar cambios en los genes que controlan el desarrollo del organismo, no en la estructura de los ribosomas en sí.

Investigaciones posteriores revelaron resultados aún más sorprendentes. En otros ratones mutantes, un defecto en la proteína RPL10A causaba efectos dramáticos: los embriones parecían como si les hubieran cortado la parte trasera justo detrás de las extremidades posteriores.

El hallazgo resultó asombroso, ya que las células tienen sistemas de control de calidad rigurosos para los ribosomas. Generalmente, los ribosomas defectuosos, capaces de producir proteínas incorrectas, son eliminados de inmediato. Además, los embriones con mutaciones en los genes de las proteínas ribosómicas suelen morir en las primeras etapas del desarrollo.

Sin embargo, la naturaleza sorprendió a los científicos mostrando que existen excepciones. En humanos, existe una rara enfermedad congénita llamada asplenia, en la que los niños nacen sin bazo debido a una mutación en una única proteína ribosómica, mientras que los otros órganos se desarrollan normalmente.

La profesora Barna, ahora en la Universidad de Stanford, formuló una hipótesis revolucionaria. Según ella, el papel crucial lo desempeña la afinidad selectiva de los ribosomas por ciertos tipos de ARN mensajero (ARNm). Sus investigaciones mostraron que los ribosomas sin la proteína RPL38 tienen menor afinidad con los ARNm que codifican proteínas homeobox, fundamentales para la correcta formación de la parte posterior del cuerpo del embrión.

De manera similar, los ribosomas sin la proteína RPL10A muestran menor afinidad por el ARNm que codifica proteínas de la vía de señalización Wnt. La falta de estas proteínas esenciales provoca la detención del desarrollo después de la formación de las extremidades posteriores. Algunos trastornos genéticos, como el síndrome de Treacher Collins (que causa anomalías faciales) y el síndrome de Shwachman-Diamond (que afecta el desarrollo del esqueleto), podrían estar más relacionados con una carencia general de ribosomas que con ribosomas inusuales.

Los científicos descubrieron una diversidad sorprendente en la composición de los ribosomas en diferentes tipos de células. Por ejemplo, el conjunto de proteínas ribosómicas varía considerablemente entre neuronas y células intestinales. Además, dentro de una misma célula pueden coexistir diferentes tipos de ribosomas, cada uno especializado en la producción de proteínas específicas.

La bioquímica Katrin Karbstein, de la Universidad de Vanderbilt, hizo otro descubrimiento importante estudiando levaduras. En condiciones de alta concentración de sal, aproximadamente la mitad de los ribosomas pierde la proteína Rps26. Estos ribosomas modificados resultaron ser más eficientes en la síntesis de proteínas necesarias para que la célula sobreviva en condiciones de estrés.

La laureada Nobel Ada Yonath, del Instituto Weizmann en Israel, destaca la conservatividad especial del núcleo del ARN ribosómico, donde ocurre la unión de los aminoácidos para formar cadenas proteicas. Esta región es prácticamente idéntica en todas las especies conocidas, lo que indica su origen ancestral.

El descubrimiento de la diversidad ribosómica podría tener una gran relevancia para la medicina. Aproximadamente una cuarta parte de los cánceres están relacionados con alteraciones genéticas en las proteínas ribosómicas. Las células cancerosas necesitan aumentar la síntesis de proteínas para dividirse rápidamente y han aprendido a utilizar diferentes variantes de ribosomas para sus fines.

Durante el crecimiento del tumor y la metástasis, se producen ciertas proteínas en cantidades elevadas. Los científicos identificaron la importante función de la proteína ribosómica RPL24 en este proceso; su ausencia en los ribosomas de los ratones impide el exceso necesario para la proliferación de las células cancerosas.