¿Qué sucede y dónde, cuando se activan las reservas de grasa del cuerpo? Con el apoyo del Austrian Science Fund FWF, la bioquímica Ruth Birner-Grünberger investiga la compleja interacción de la activación y la regulación en la descomposición de las grasas, proporcionando así una base para nuevos enfoques terapéuticos para enfermedades como la diabetes o la arteriosclerosis.
En un estado basal (a la izquierda antes de que ocurra la señal de lipólisis hormonal), la proteína activadora CGl58 y la proteína reguladora perilipina están unidas entre sí. Una vez que se activa la lipólisis (a la derecha), una de las dos proteínas se marca con fosfato (fosforilación) y CGI58 se separa de la peripilina para activar la primera de tres lipasas (enzimas que descomponen la grasa) denominada ATGL. Quelle: Ruth Birner-Grünberger, Meduni Graz
El fosfato actúa como interruptor.
Birner-Grünberger ha estado investigando la lipólisis desde su período de postdoctorado en 2002. En su unidad de investigación en el Instituto de Patología de la Universidad Médica de Graz, desarrolla tecnologías para la proteómica: “Se trata de tratar de detectar proteínas en función de su actividad en procesos metabólicos específicos. procesos”, dice el investigador principal Birner-Grünberger. Al buscar enzimas lipolíticas en el tejido graso y en el hígado en estudios preliminares, se identificaron varias candidatas: “Hay varias lipasas, es decir, proteínas que descomponen la grasa, además de otras proteínas que regulan el proceso”. Particularmente sorprendente para los investigadores fue la cantidad de fosforilación que encontraron. La fosforilación es una modificación química que une los fosfatos a las proteínas y, por lo tanto, sirve para activar o inhibir las proteínas en las células. Esto consume menos tiempo y energía que iniciar la síntesis o degradación de proteínas cada vez. El proyecto de investigación fue diseñado para responder a la pregunta de cuándo y dónde las modificaciones químicas desbloquean o inhiben las proteínas implicadas en la lipólisis.
Sin embargo, los estudios in vitro no fueron suficientes para explicar la interacción de las proteínas lipolíticas. “El sistema biológico es complejo, está estrictamente regulado y depende de la ubicación. No podemos lograr una imagen completa simplemente mezclando gotas de grasa, lipasa y un activador en un tubo de ensayo”, explica el investigador. El éxito se logró solo cuando los científicos observaron células animales por medio de un microscopio confocal de barrido láser, ya que “la investigación hoy significa cooperación”, como enfatiza el bioquímico, que colaboró con la bióloga estructural Monika Oberer (Universidad de Graz) y el biólogo celular Dawn Brasaemle (Universidad de Rutgers, Nueva Jersey, EE. UU.) con el fin de obtener una cantidad y un nivel de calidad adecuados de proteína para la serie de pruebas.
Activación de ritmo espacial y temporal
Así fue como pudieron descubrir los primeros pasos de interacción espacial y química en las gotas de grasa en las células de los tejidos: para activar las primeras (de tres) lipasas, se necesita una cadena de mando que incluya el activador CGI58 y el regulador perilipina . Cuando las células de grasa están en un estado basal, las dos proteínas se encuentran unidas en la gota de lípido. Al marcar con fosfato se separan, CGl58 viaja a otro punto de la gota para activar la primera lipasa (ATGL). Como regulador, la perilipina evita que las lipasas se activen cuando no se necesitan. Es interesante saber esto, porque enfermedades comunes como la diabetes y la arterioesclerosis son favorecidas por un metabolismo lipídico sobrecargado. Si el cuerpo recibe más energía de la que puede quemar durante mucho tiempo, esto conduce a una perturbación de un sistema espacialmente equilibrado y de ritmo cuidadoso.
el jefe de la Proteómica Funcional y Vías Metabólicas unidad de investigación planea un proyecto de seguimiento durante el cual tiene la intención de utilizar la fosfoproteómica (es decir, el análisis global de miles de procesos de fosforilación de proteínas en las células) para comprender qué procesos energéticos se regulan simultáneamente con la lipólisis, como la degradación del glucógeno, y para observar el temporal secuencia. “Parece que las células grasas pueden adaptarse en cuestión de minutos al hecho de que se requieren ácidos grasos y a cómo se procesan más. No solo los necesitamos para suministrar energía, como en el caso del ejercicio o el hambre, sino también para construir membranas celulares y moléculas de señalización”. Para llevar a cabo estos análisis, el grupo del proyecto también desarrolló un método para mejorar la evaluación de los datos proteómicos.
