Un estudio logra captar cómo las células preparan y liberan vesículas con sustancias esenciales

Raffaele Coray y Andrés Molina, integrantes del Instituto Biofisika, han sido claves en el análisis computacional avanzado que permitió integrar y procesar las imágenes obtenidas durante la investigación internacional sobre el transporte celular. El papel de este equipo resultó decisivo para observar con precisión cómo un anillo formado por proteínas guía y facilita la liberación de vesículas en el interior de las células, un mecanismo que hasta la fecha no se había documentado de forma tan detallada. Según información difundida por el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y detallada por el medio, el hallazgo, liderado por la Universitat Pompeu Fabra y publicado en la revista Cell, aporta imágenes inéditas y datos sobre cómo las células gestionan uno de sus procesos más elementales: el envío de sustancias esenciales mediante vesículas.

Tal como informó el CSIC, el estudio muestra el ensamblaje de un pequeño anillo flexible de siete proteínas, cuya función es acercar la vesícula que contiene estas sustancias hacia la membrana celular a través de tres fases sucesivas. Este proceso culmina con la fusión de la vesícula con la membrana y la liberación de su contenido hacia el exterior. Tras este paso, una proteína denominada Sec18 desmantela rápidamente el anillo para que el mecanismo de comunicación celular pueda reiniciarse y continuar con el envío de nuevas vesículas. Hasta ahora se conocía la participación de proteínas en este mecanismo, pero esta investigación documenta cómo se organizan espacialmente y cómo varía su estructura durante el proceso, lo que representa un avance sobre la comprensión previa.

El Instituto Biofisika y otros centros de investigación han colaborado para reconstruir visualmente este fenómeno empleando tecnologías de última generación. El uso de microscopía de superresolución ha permitido captar detalles a escala nanométrica en células vivas, mientras que la criotomografía electrónica ha congelado las células en el acto para conservar su estructura y obtener vistas tridimensionales de alta definición. Este conjunto de técnicas, combinadas con sofisticadas herramientas de análisis informático, abrió la posibilidad de captar y analizar procesos celulares breves y complejos, antes imposibles de registrar con tal fidelidad, según explicó Oriol Gallego de la Universitat Pompeu Fabra, uno de los responsables del estudio.

El trabajo también reveló que la aproximación de las vesículas a la membrana celular no es continua, sino que transcurre en tres etapas claramente diferenciadas. Inicialmente, el anillo aparece en torno a la vesícula cuando todavía se encuentra alejada de la membrana. Posteriormente, el anillo se expande, permitiendo que la vesícula se acerque. En la tercera y última fase, la vesícula queda situada lo suficientemente cerca como para que se produzca la fusión y la liberación del contenido. Una vez logrado esto, el anillo se desarticula con rapidez, liberando a sus proteínas componentes para que participen en ciclos posteriores de comunicación celuar, según detalló el CSIC.

Las observaciones se llevaron a cabo en células de levadura, pero los investigadores subrayan que los principios identificados son compartidos por organismos más complejos, incluidas las células humanas. Esta maquinaria de proteínas está implicada en tareas tan centrales como la secreción de insulina desde el páncreas, la transmisión de señales entre neuronas en el cerebro y la liberación de moléculas relacionadas con el crecimiento tumoral. La proteína Sec18 actúa como un mecanismo de control esencial: si no funciona correctamente, el anillo permanece ensamblado más tiempo del necesario y las células pierden parte de su capacidad para preparar nuevas vesículas, ralentizando la comunicación y dificultando el correcto funcionamiento biológico.

Daniel Castaño-Díez, investigador del Instituto Biofisika y miembro del CSIC, explicó, según consignó el propio Consejo, que los detalles de precisión observados permiten entender mejor cómo las células ajustan el ritmo y la distancia durante la entrega de vesículas, información relevante para descifrar posibles fallos en enfermedades humanas. "Lo que hemos visto es una coreografía altamente precisa: el anillo guía la vesícula, controla la distancia a la membrana y marca el ritmo del proceso. Contar con este nivel de detalle nos ayuda a entender mejor cómo se comunican las células y qué puede fallar en diferentes enfermedades”. Este nivel de resolución al observar el proceso vivifica la base molecular de patologías en las que la transmisión de señales celulares aparece comprometida.

La participación de distintos laboratorios ha sido determinante en los resultados obtenidos. El Instituto Biofisika (CSIC-EHU) ha colaborado con laboratorios dirigidos por Oriol Gallego de la Universitat Pompeu Fabra, Carlo Manzo de la Universitat de Vic - Universitat Central de Catalunya, Jonas Ries del Max Perutz Labs de la Universidad de Viena y Alex de Marco del New York Structural Biology Center. También han intervenido centros como el EMBL Heidelberg y la Universitat de Barcelona. Tal como reportó el medio, la diversidad de enfoques ha generado una visión más completa del fenómeno biológico, que hasta el momento solo podía inferirse de manera indirecta por la limitación de las tecnologías existentes.

Todas estas conclusiones se apoyan en imágenes obtenidas con técnicas de vanguardia y en la integración computacional desarrollada por el Instituto Biofisika. El conocimiento exacto sobre la secuencia de ensamblaje y desmantelamiento del anillo proteico representa un avance en la comprensión de cómo las células mantienen la homeostasis y la comunicación entre sus distintas partes. Además, el estudio contribuye a sentar las bases para explorar las consecuencias de posibles alteraciones en este proceso en enfermedades humanas y para el diseño futuro de tratamientos que aborden estos fallos celulares, según publicaron las instituciones participantes.