El grup de Recerca en Estrès Oxidatiu i Cicle Cel·lular de la UPF ha descobert un mecanisme pel qual, quan les cèl·lules estan en condicions d'estrès, paren el seu creixement polaritzat. El treball, publicat a la revista Cell Reports, ha estat liderat per Elena Hidalgo i José Ayté, i la primera autora és Clàudia Salat-Canela.

Han dut a terme aquesta recerca en el llevat Schizosaccharomyces pombe, organisme que té l'avantatge de presentar una genètica senzilla i fàcilment manipulable, que permet estudiar moltes condicions diferents. A més, molts dels mecanismes moleculars bàsics dels llevats són extrapolables a eucariotes superiors.

Els investigadors del Departament de Ciències Experimentals i de la Salut de la UPF utilitzen les cèl·lules de S. pombe per a investigar com reaccionen davant l'estrès oxidatiu, que pot estar generat per una situació externa o per la pròpia respiració cel·lular. En aquest article han col·laborat amb el laboratori liderat per Pilar Pérez a la Universitat de Salamanca, que utilitza S. pombe per a l'estudi del creixement polaritzat. La família de proteïnes Rho intervé en l'establiment i manteniment de zones de creixement polaritzat en tota mena de cèl·lules eucariotes; mitjançant xarxes bioquímiques complexes, aquesta família de proteïnes controla processos fonamentals de la biologia cel·lular, com el creixement, el moviment i la divisió de les cèl·lules. La proteïna més rellevant d'aquesta família és Cdc42.

La família de proteïnes Rho controla processos fonamentals de la biologia cel·lular, com el creixement, el moviment i la divisió de les cèl·lules.

D'altra banda, les cèl·lules també estan dotades de mecanismes per a avaluar les condicions de l'ambient extern i fer front a possibles factors d'estrès. Aquests mecanismes són controlats per les rutes de MAP cinases. En concret aquest estudi se centra en la ruta de la MAP cinasa Sty1 de S. pombe. Quan les condicions ambientals no són favorables, les cèl·lules tendeixen a disminuir o parar el seu creixement. “El creixement és costós per a la cèl·lula, interessa parar-lo de manera que la cèl·lula es pugui concentrar en altres processos que li permetin fer front a l'estrès”, explica Clàudia Salat.

Aquestes proteïnes estan conservades des dels llevats als mamífers, suggerint que els mecanismes bàsics de polarització cel·lular i resposta en condicions d'estrès s'han mantingut al llarg de l'evolució.

En aquest treball, el grup ha trobat la connexió entre la ruta de MAP cinasa Sty1 i els mecanismes de creixement cel·lular dirigits per Cdc42. Concretament, els investigadors descriuen que en condicions d'estrès Sty1 desregula l'equilibri entre els activadors i inhibidors de Cdc42. Contràriament al que s'esperava inicialment, Sty1 no només afecta a un regulador de Cdc42 sinó que impacta sobre diversos. “La multiplicitat de proteïnes involucrades en aquest procés fa que el sistema sigui robust i assegura la inhibició del creixement polaritzat en condicions d'estrès”, afegeix Clàudia Salat.

“Aquestes proteïnes estan conservades des dels llevats als mamífers, suggerint que els mecanismes bàsics de polarització cel·lular i resposta en condicions d'estrès s'han mantingut al llarg de l'evolució”, detalla la Dra. Salat-Canela. “D'aquesta manera, aquest tipus de treballs amb models simples i fàcilment manipulables com els llevats, poden revelar mecanismes moleculars generals”, conclou.

Article de referència

Salat-Canela et al. Stress-dependent inhibition of polarized cell growth through unbalancing the GEF/GAP regulation of Cdc42. Cell Reports. DOI 10.1016/j.celrep.2021.109951.