La proteína ch-TOG, esencial para construir y mantener el esqueleto celular

Los microtúbulos son unas fibras celulares que forman parte del esqueleto de la célula, denominado “citoesqueleto”. Son esenciales para que las células mantengan su forma, desarrollen sus funciones y se puedan dividir. Los microtúbulos son fibras formadas unidades de una proteína llamada “tubulina” y crecen en longitud, incorporando nuevas unidades de tubulina.

Investigadores del IRB Barcelona, liderados por el Dr. Jens Lüders, han descubierto un papel esencial de la proteína ch-TOG en la iniciación de la formación de microtúbulos, en concreto, en la fase del ciclo celular en el las células pasan la mayor parte del tiempo, que es la interfase. 

El ciclo celular está formado por una serie de etapas que conducen al crecimiento de la célula y la división en dos células hijas. Se conoce como “interfase” al periodo comprendido entre el momento en el que una célula acaba de formarse y cuando ya está lista para dividirse. En la interfase, el citoesqueleto sigue siendo esencial y desempeña un papel muy activo en el mantenimiento de las funciones celulares.

“El papel de la proteína ch-TOG en la estimulación del crecimiento de microtúbulos durante la división celular ya se había descrito con anterioridad, pero sus roles en la interfase de células humanas, es decir, cuando estas no se están dividiendo, era del todo claro hasta ahora. Nuestro trabajo desvela que, además de contribuir a que los extremos de los microtúbulos sigan creciendo, esta proteína es clave para iniciar la formación de estas fibras”, explica el Dr. Lüders, jefe del laboratorio de Organización de los Microtúbulos en la Proliferación y Diferenciación Celular del IRB Barcelona.

Una interacción transitoria

El mecanismo que los investigadores han descrito y que ha sido publicado en la revista Nature Communications se basa en una unión transitoria de ch-TOG en el centrosoma (uno de los lugares principales de la célula en los que se forman los microtúbulos). La interacción de ch-TOG con un centro iniciador de microtúbulos, el complejo γTuRC, facilita la unión de varias moléculas de tubulina, y de este modo estas fibras empiezan a formarse. Cuando ya se han empezado a formar, ch-TOG sigue unida al extremo del microtúbulo recién formado, que sigue creciendo conforme va incorporando nuevas moléculas de tubulina.

Durante mucho tiempo, la comunidad científica ha considerado que la función principal de ch-TOG residía en alargar los microtúbulos. Sin embargo, este trabajo respalda la teoría, que estudios anteriores ya habían apuntado in vitro y en otros organismos, de que ch-TOG es también esencial en la iniciación y formación de nuevas fibras de microtúbulos en los humanos. 

“La proteína ch-TOG tiene dos regiones; una coge las moléculas de tubulina y la otra se une al microtúbulo, de manera que ch-TOG añade la tubulina a la fibra y así esta va creciendo. Lo que hemos podido observar es que también se requieren las mismas dos regiones para que ch-TOG se una a los complejos γTURC en los centrosomas y comience a agregar tubulina, formando así una nueva fibra desde cero”, explica el Dr. Aamir Ali, primer autor del artículo, anteriormente investigador postdoctoral en el IRB Barcelona, actualmente en el Departamento de Bioquímica y Genetica Molecular, Escuela de Medicina, Universidad de Virginia, Estados Unidos. 

Los investigadores han observado también que, en las células humanas, el papel de ch-TOG en el inicio de la formación de fibras de microtúbulos no solo se observa en el centrosoma, sino que también puede estimular la iniciación de estas fibras desde la superficie del aparato de Golgi, otro punto importante de ensamblaje de microtúbulos en ciertos tipos de células.

Artículo relacionado:
Microtubule nucleation and γTuRC centrosome localization in interphase cells require ch-TOG
Aamir Ali, Chithran Vineethakumari, Cristina Lacasa and Jens Lüders
Nature Communications (2022) DOI: 10.1038/s41467-023-35955-w