Un estudio recientemente publicado por RPTU Kaiserslautern-Landau revela que un único grupo de hierro y azufre es fundamental para el ensamblaje adecuado de los ribosomas dentro de las células. Este descubrimiento avanza significativamente en nuestra comprensión de las funciones de los iones metálicos en la producción de proteínas y la función celular. Los hallazgos, publicados en Proceedings of the National Academy of Sciences, demuestran que la alteración de este grupo afecta directamente la función de los ribosomas, deteniendo la síntesis de proteínas.
Ribosomas y el papel de los iones metálicos
Los ribosomas son la maquinaria celular responsable de crear proteínas, los caballos de batalla de la vida. Los iones metálicos, en particular el hierro, desempeñan funciones vitales en numerosos procesos biológicos, incluida la producción de energía y la reparación del ADN. Los investigadores de RPTU han identificado ahora que un grupo específico de hierro y azufre es esencial para el ensamblaje de los ribosomas.
La proteína Mak16 y su grupo hierro-azufre
El estudio se centró en la proteína Mak16, un componente clave en la producción de ribosomas. Los investigadores descubrieron que Mak16 es estable y funciona correctamente sólo cuando contiene el grupo hierro-azufre [4Fe-4S], una estructura que consta de cuatro átomos de hierro y cuatro de azufre dispuestos en un patrón cúbico. Sin este grupo, la producción de ribosomas se descompone por completo.
Cómo funciona el clúster
Mak16 contiene un bolsillo diseñado para mantener el grupo [4Fe-4S] en su lugar, estabilizado por cuatro aminoácidos de cisteína. El equipo de investigación creó versiones modificadas de Mak16, una con el grupo intacto y otra sin él, para demostrar la importancia del grupo. Utilizando una técnica llamada inmunoprecipitación, demostraron que sólo la versión intacta podía unirse de forma fiable a su proteína asociada, Rpf1.
Consecuencias de la ausencia de grupos
Cuando falta el grupo, los ribosomas no se ensamblan correctamente. Los experimentos con células de levadura confirmaron que la producción de ARNr y la maduración de los ribosomas dependen directamente de la presencia del grupo [4Fe-4S] en Mak16.
Validación de la identidad del clúster
Los investigadores utilizaron técnicas espectroscópicas avanzadas para confirmar la composición del cúmulo. La espectroscopia de resonancia de espín electrónico (EPR) reveló la presencia de iones de hierro, mientras que la espectroscopia de Mössbauer analizó con precisión cómo se unen los átomos de hierro dentro de la estructura de la proteína.
Sensibilidad de racimos y estrés celular
El grupo [4Fe-4S] es muy sensible al estrés oxidativo. Si se desintegra, se detiene la producción de ribosomas. Esto sugiere que el grupo también actúa como un sensor, indicando a la célula cuándo es necesario reducir la producción de proteínas.
Implicaciones para la biología celular
Este descubrimiento amplía nuestra comprensión de cómo las células controlan la producción de proteínas y responden al estrés. Las interrupciones en estos procesos pueden provocar problemas en la síntesis de proteínas o la función celular. La investigación destaca el papel fundamental de los iones metálicos en procesos celulares fundamentales
