La levadura de cerveza ofrece pistas para matar de hambre al cáncer
Una adaptación desconocida hasta ahora de una levadura con la que se fabrica la cerveza podría enseñarnos a cómo matar las células cancerosas de inanición.
Por Enrique Coperías
Un mecanismo que usa la levadura para echarse a dormir en épocas de escasez de alimentos podría ayudar a los científicos a combatir las células cancerosas, siempre hambrientas. Imagen generada con DALL-E.
El descubrimiento de una sorprendente estrategia de la levadura de fisión (Saccharomyces pombe) a la que recurre para sobrevivir a la inanición podría abrir la puerta a nuevos tratamientos contra el cáncer.
El hallazgo, realizado por científicos de la Facultad de Medicina de la Universidad de Virginia, en Estados Unidos y sus colaboradores del EMBL (Alemania), revela una adaptación nunca vista hasta hoy que ayuda a las células de levadura a hibernar cuando escasean los nutrientes.
Esta capacidad de hibernar durante situaciones de estrés es pareja a la capacidad del cáncer para salir adelante frente a la escasez de nutrientes que acompaña al crecimiento descontrolado de las células cancerosas.
El hambre, talón de Aquiles del cáncer
Según el investigador Ahmad Jomaa, del Departamento de Fisiología Molecular y Física Biológica de la Facultad de Medicina, en la Universidad de Virginia, este descubrimiento inesperado podrían conducir a nuevas estrategias para hacer que las células cancerosas sean más vulnerables a la inanición y más fáciles de combatir.
«Las células pueden tomarse un descanso cuando las cosas se ponen difíciles: se echan a dormir profundamente para mantenerse vivas, y luego, en un momento posterior, se despiertan para recobrar su actividad —explica Jomaa, que forma parte del Centro de Fisiología Celular y de Membranase la Universidad de Virginia. Y añade—: Por eso necesitamos comprender los fundamentos de la adaptación a la inanición y cómo estas células entran en letargo para mantenerse vivas y evitar la muerte».
Saccharomyces pombe es una especie de levadura que se ha utilizado durante siglos para elaborar cerveza; fue aislada por primera vez de una cerveza africana en 1893 por el microbiólogo y químico alemán Paul Lindner. Pero también es una herramienta de investigación invaluable para los científicos debido a su similitud con las células humanas.
Al comprender mejor la biología de Saccharomyces pombe, podemos comprender mejor los procesos celulares fundamentales tanto en las células sanas como en las cancerosas.
Las baterías internas de las células de levadura se cubren con una manta de ribosomas
En colaboración con la doctora Simone Mattei y sus colegas del EMBL Heidelberg, Jomaa y su equipo han descubierto que cuando las baterías de las células de levadura entran en hibernación para evitar el estrés, se envuelven en una manta inesperada. Las superficies de estas centrales energéticas, llamadas mitocondrias, se recubren con ribosomas desactivados. Recordemos que los ribosomas son la maquinaria celular que normalmente produce proteínas.
Sigue siendo un misterio por qué estos ribosomas inactivos se adhieren a las mitocondrias. «Podría haber varias explicaciones —afirma Mattei—. Una célula hambrienta acabará digiriéndose a sí misma, por lo que los ribosomas podrían estar recubriendo las mitocondrias para protegerlas. También podrían unirse para desencadenar una cascada de señales dentro de las mitocondrias».
Los investigadores pudieron visualizar cómo los ribosomas se adhieren a las mitocondrias a nivel molecular con la ayuda de un microscopio crioelectrónico de partículas individuales y un tomógrafo crioelectrónico asombrosamente potentes. Se sorprendieron al descubrir que los ribosomas se habían unido a las baterías al revés, utilizando para ello una pequeña subunidad de su anatomía.
Ribosomas en modo «off»
Este tipo de interacción nunca se había visto antes, y podría ayudar a descifrar el secreto de cómo las células entran y despiertan del letargo. «Sabíamos que las células intentan ahorrar energía y apagar sus ribosomas, pero no esperábamos que se adhirieran a las mitocondrias de forma invertida», explica Maciej Gluc, estudiante de posgrado en el laboratorio de Jomaa y coautor de un nuevo artículo científico que describe el descubrimiento, en la revista Nature Communications.
Los nuevos hallazgos podrían tener implicaciones importantes para nuestra comprensión del cáncer. En efecto, las células cancerosas se enfrentan a una escasez perpetua de nutrientes debido a su crecimiento descontrolado, y a menudo entran en latencia o quiescencia para sobrevivir y escapar de la detección de nuestro sistema inmunológico. Es como echarse una larga siesta, mientras esperan el momento adecuado para despertar y volver a su rutina.
Las células inician respuestas adaptativas para contrarrestar el estrés celular resultante del agotamiento de nutrientes. Esto se consigue mediante un cambio en las rutas metabólicas y alteraciones en la dinámica de sus orgánulos —las diferentes estructuras contenidas en el citoplasma celular— , afirman los autores del estudio.
Los hallazgos inesperados podrían conducir a nuevas estrategias para hacer que las células cancerosas sean más vulnerables a la inanición y más fáciles de tratar, según Ahmad Jomaa, PhD, del Departamento de Fisiología Molecular y Física Biológica de la Facultad de Medicina de la Universidad de Virginia. Crédito: Jomaa lab
«En algunos casos, las células abandonan el ciclo de división y entran en un estado quiescente que les permite soportar condiciones ambientales adversas», podemos leer en la artículo. «Una vez restablecidas las condiciones óptimas de crecimiento, las células pueden reactivar la división celular y las vías metabólicas que consumen energía».
«La incapacidad de las células para responder eficazmente a las señales nutricionales se ha relacionado con las enfermedades degenerativas humanas, la diabetes y el envejecimiento. Además, las respuestas adaptativas a estas condiciones se observan con frecuencia en los microentornos tumorales y contribuyen a la evasión inmunitaria», aseguran los autores.
Entender cómo entran y salen del letargo
Comprender cómo hacen las levaduras para caer en brazo de Morfeo podría conducir a nuevas formas de dirigirse a las células malignas para mejorar la calidad de vida de los pacientes y prevenir recaídas.
«Para los siguientes pasos, pretendemos comprender no solo cómo regulan las células la entrada en letargo, sino también cómo despiertan de este sueño profundo —explica Jomaa. Y añade—: Por ahora, utilizaremos levadura, porque es mucho más fácil de manipular. Ahora también estamos investigando lo mismo en células cancerosas cultivadas, lo que no es tarea fácil».
«En última instancia, espero que la investigación de mi grupo siente las bases para descubrir nuevos marcadores que permitan rastrear las células cancerosas latentes. Estas células no se detectan fácilmente en entornos de diagnóstico, pero tenemos la esperanza de que nuestra investigación genere más interés para ayudarnos a alcanzar nuestro objetivo», concluye este experto.▪️
Información facilitada por la University of Virginia Health System
Fuente: Gemin, O., Gluc, M., Rosa, H. et al. Ribosomes hibernate on mitochondria during cellular stress. Nature Communications (2024). DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-024-52911-4
