Autofagia – A 60 años de su descubrimiento

En la década de 1950, el citólogo y bioquímico inglés Christian de Duve, investigando la acción de la insulina, trató de localizar en el interior de la célula diferentes actividades enzimáticas. Tras sus estudios concluyó que las enzimas capaces de romper moléculas o hidrolasas, se encontraban secuestradas en el interior de una vesícula membranosa a la cual de Duve denominó lisosoma. Por estas investigaciones y muchas otras sobre el contenido del citoplasma eucariota Christian de Duve, Albert Claude, y George Palade, recibieron en 1974 el Premio Nobel en Fisiología por sus descubrimientos relativos a la estructura y organización funcional de la célula. 

Poco después del descubrimiento de los lisosomas, otros investigadores observaron porciones de citoplasma que se encontraban en el interior de unas estructuras membranosas en células renales de ratones que contenían restos de citoplasma y mitocondrias. Estas vesículas aumentaban notablemente en número a medida que progresaba la degeneración y acumulaban gránulos que contenían la enzimas capaces de romper moléculas como por ejemplo la fosfatasa ácida. También se observaron en hígado de ratón, estructuras de membrana que tenían en su interior porciones de citoplasma degenerado. Reconociendo que las estructuras encontradas tenían la capacidad de digerir el contenido intracelular, Christian de Duve acuñó en 1963 el término autofagia, y discutió ampliamente este concepto en un artículo de revisión publicado unos años más tarde.

Autofagia término que procede del griego “auto”' que significa “uno mismo” y “phagos” que significa “comer”, y que es adoptado para describir el conjunto de reacciones moleculares que resultan en la degradación de los componentes intracelulares en los lisosomas. de Duve pudo observar cómo los lisosomas ayudaban a este proceso en el cual se podría decir que se realiza una la limpieza celular. En la década de los 90, el japonés Yoshinori Oshumi describió un conjunto de genes relacionados con la autofagia, estos genes conocidos como genes ATG que, junto con sus intentos de identificar la base genética de dicho proceso, le condujeron a recibir el Premio Nobel de Fisiología o Medicina en 2016. 

El reciclaje de estructuras defectuosas es una de las bases de la supervivencia celular, ya que permite reducir los desechos celulares, preservar la energía y permitir la adaptación a los cambios al regular la abundancia de los componentes intracelulares. A diferencia de lo que se creía antiguamente, la autofagia no solo se basa en un proceso de reciclaje de proteínas, sino que contribuye a mantener un balance energético positivo a través de la degradación y utilización de algunas organelas celulares, el glucógeno o algunos lípidos. A su vez, también se ha observado la participación de la autofagia en diversos procesos como la diferenciación celular, la remodelación de tejidos, el control del crecimiento y la defensa celular.

A través de la autofagia la célula mantiene un equilibrio controlado entre las funciones celulares del anabolismo y del catabolismo, y permite la eliminación de organelas innecesarias o defectuosas. Además de facilitar el recambio de los elementos celulares viejos o muertos, la autofagia también permite mantener la viabilidad celular durante el agotamiento de nutrientes. Los componentes digeridos de los orgánulos se reciclan y se reutilizan para el crecimiento y el desarrollo normal de la célula. La autofagia desempeña un papel esencial durante el ayuno, la diferenciación, la muerte y el envejecimiento de las células. Es un mecanismo de supervivencia en épocas de falta de nutrientes, para que la célula en ayunas consiga sobrevivir ingiriendo su propio contenido y reciclándolo para aportar nutrientes y energía. Los orgánulos intracelulares y porciones del citosol se secuestran dentro de una vesícula derivada del retículo endoplásmico, cuya formación se inicia gracias a proteínas que se encuentran en el citosol y que perciben a manera de sensor la falta de nutrientes.

La autofagia puede dividirse en tres mecanismos bien caracterizados: La macroautofagia, o simplemente autofagia, es un proceso no específico en el cual una porción del citoplasma o un orgánulo completo en primer lugar es rodeado por una membrana interna, originada del retículo endoplásmático, denominada autofagosoma. La forma de la membrana de aislamiento se modifica, curvándose para rodear y sellar un orgánulo destinado a la digestión dentro de la luz del autofagosoma. En segundo lugar, existe la microautofagia también es un proceso no específico en el cual las proteínas del citosol son degradadas en un proceso lento y continuo bajo condiciones fisiológicas normales. En la microautofagia, las proteínas citosólicas solubles pequeñas se incorporan dentro de los lisosomas por invaginación de la membrana lisosómica y finalmente el tercer tipo es la autofagia mediada por chaperonas, el cual es el único proceso selectivo de degradación proteica, para lo cual requiere la colaboración de proteínas específicas, llamadas chaperonas. Este proceso necesita la presencia de señales de localización en las proteínas que se han de degradar y de un receptor específico en la membrana lisosómica.

Nuestro viaje de hoy ocurre gracias a la función de nanorreducción, que nos permitirá ingresar al interior celular para ver y describir de cerca este proceso de reciclaje, que en este 2023 cumple 60 años desde que fue propuesto por primera vez, y que hoy sabemos que también está relacionado con aspectos como la bioenergética celular, el envejecimiento, la proliferación y diferenciación celular, la respuesta inmune contra patógenos, algunos procesos que ocurren durante el cáncer y la apoptosis o muerte celular programada. Nuestro viaje de hoy nos permitirá profundizar en el mecanismo de este proceso, así como en las diferentes funciones que cumple a nivel fisiológico.

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Enlaces

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