Descubren nuevos aspectos de la formación de la insulina

Unos científicos han dado un paso más en la investigación del proceso de formación de esta hormona desde sus estadios iniciales hasta el final. Los resultados del nuevo estudio ayudarán a conocer mejor los mecanismos relacionados con la insulina que fallan en el desarrollo de la diabetes y otras enfermedades.

“Como todo nuevo conocimiento en ciencia básica, saber más sobre el funcionamiento de los mecanismos biológicos ayuda a entender también qué pasa cuando funcionan mal y, en el caso de enfermedades, aporta la información necesaria para pensar en distintas estrategias terapéuticas”, explica Pamela Toledo, becaria del Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET) de Argentina, en el Grupo de Biología Estructural y Biotecnología de la Universidad Nacional de Quilmes (GBEyB, UNQ) vinculado al Instituto Multidisciplinario de Biología Celular (IMBICE, CONICET-UNLP-CICPBA), y coautora del nuevo estudio mencionado, que explora las formas de organización de las moléculas de insulina.

El trabajo, realizado en colaboración con un equipo de la Universidad Técnica de Dresde, Alemania, se centra en lo que sucede antes de que la insulina llegue a los gránulos de secreción, es decir los cúmulos en los que se concentra dentro del páncreas cuando está lista para salir al torrente sanguíneo frente al ingreso de azúcares que ayudará a convertir en energía. “Esta última etapa está bastante reportada, especialmente en los estudios sobre diabetes, pero lo que no se conoce tanto es cómo alcanza esa maduración, y es allí donde nuestro trabajo hace foco”, cuenta Diego Vazquez, investigador del CONICET en el GBEyB y también coautor del estudio.

Para analizar esas etapas previas, el equipo utilizó proinsulina, molécula precursora que, después de una serie de pasos y reacciones químicas, da lugar precisamente a la insulina. “A los fines de experimentar con ella en el laboratorio, necesitábamos tenerla en grandes cantidades porque era nuestra materia prima. El problema es que comercialmente no hay tanta disponibilidad, y además tiene un costo muy elevado”, relatan los especialistas. Para sortear esta dificultad, pusieron a punto una técnica de producción que les permitió obtener su propia proinsulina adaptando algunos protocolos conocidos, optimizando su calidad y alcanzando las proporciones necesarias para llevar adelante el trabajo.

“Este fue uno de los logros de la investigación: la producción propia de proinsulina humana como materia prima para ensayos biotecnológicos”, señala Toledo. Y es que el procedimiento no es nada sencillo: se trata de una proteína cuya estructura tiene una especie de ancla en diferentes partes, que es muy específica de su función. “Además de lograr su expresión, tuvimos que purificarla y formar este patrón de anclaje característico de su plegamiento que, si no se logra correctamente, da como resultado otra proteína que no nos sirve”, añade la experta. De esta manera, la investigación también reporta como novedad la fabricación en laboratorio de esta molécula que probablemente podría utilizarse para obtener insulina.

De izquierda a derecha: Diego Vazquez, Pamela Toledo, Mario Ermácora y Milagros Abate, del equipo de investigación. (Foto: Agencia de Noticias de la Universidad Nacional de Quilmes)

Una vez que lograron fabricar el precursor, comenzaron el estudio de formación de condensados biomoleculares, un mecanismo de organización de las proteínas dentro de las células descubierto en los últimos 20 años. “Se trata de un fenómeno que comienza con una separación de fases ‘líquido-líquido’ que podemos imaginar como una gota de un líquido dentro de otro líquido, con la particularidad de que no se mezclan pero tampoco se mantienen completamente separados”, detalla Vazquez, y continúa: “Lo que comprobamos es que la proinsulina es capaz de ordenarse en estos aglomerados por sí sola, sin que ninguna otra fuerza o componente de la célula la fuerce a hacerlo. Pero, además, vimos que los forma en diferentes tamaños dependiendo del pH, que va disminuyendo durante el proceso”.

Sobre este punto, los especialistas describen que, en las primeras etapas, cuando el pH es más bien neutro, la proinsulina se agrupa en condensados grandes y pequeños, según el número de moléculas que se junta en cada gota. Después, a medida que se acerca a las condiciones finales, el pH se va acidificando, es decir, volviendo ácido, y en este camino todas las poblaciones de proinsulina se juntan en una sola y quedan homogeneizadas en un condensado de gran tamaño. La hipótesis que postulan las y los autoras/es de la investigación es que esa formación de condensados biomoleculares sería el mecanismo responsable de mantener a la proinsulina dentro de los gránulos de secreción y dejarla salir solamente una vez que estuviera transformada en insulina madura, una fase de la que hasta ahora se conoce muy poco.

El estudio se titula “Condensation of the β-cell secretory granule luminal cargoes pro/insulin and ICA512 RESP18 homology domain”. Y se ha publicado en la revista académica Protein Science. (Fuente: CONICET. CC BY 2.5 AR)