Ed Schmidt, profesor del Departamento de Microbiología e Inmunología de las facultades de Agricultura y Letras y Ciencia de MSU, trabajó con equipos de investigación de Hungría, Suecia y Japón en el proyecto, publicado a principios de este mes en la revista Science Advances. El mecanismo, dijo Schmidt, es una herramienta previamente desconocida que las células pueden usar para proteger sus proteínas de ser dañadas irreversiblemente por procesos celulares llamados reacciones redox, que son comunes y necesarias pero que, en exceso, pueden causar daños extensos.

«Las reacciones Redox son cualquier reacción en la que se mueven electrones de una molécula a otra», dijo Schmidt. «Casi todo lo que sucede en nuestras células, química y energéticamente, implica la transferencia de electrones. Pero es fundamental que se mantengan en equilibrio. Nuestras células invierten una enorme cantidad de esfuerzo y maquinaria en mantener el equilibrio redox correcto.»

El descubrimiento hecho por el equipo de Schmidt se centra en los átomos de azufre como parte de las moléculas de proteína dentro de las células. Cuando las células están expuestas a factores estresantes externos, de cosas que los humanos comen, sustancias químicas a las que las células están expuestas o cualquier otra fuente, el estrés oxidativo puede dañar partes de las proteínas. Anteriormente se pensaba que las células no tenían forma de revertir esa oxidación, sino que dependían de la fabricación de nuevas proteínas para reemplazar a las dañadas. Sin embargo, dijo Schmidt, parece que nuestras células a veces son capaces de protegerse mediante la adición de un átomo de azufre adicional a los sulfuros existentes en ciertas moléculas de proteínas. Luego, cuando la célula está expuesta al estrés, solo ese azufre adicional se daña y luego la célula puede desprenderlo, dejando una proteína entera e intacta.

«Sospechamos que una vez que comienza la exposición, es demasiado tarde para que la célula haga esto», dijo Schmidt. «Creemos que las células ya tienen un subconjunto de proteínas en este estado con átomos de azufre adicionales, lo que las hace probablemente inactivas, pero en reserva. Estas proteínas en reserva se dañan, pero se pueden reparar y permiten que la célula comience la recuperación para producir nuevas proteínas.»

El daño oxidativo extremo puede causar mutaciones en el ADN, dijo Schmidt. Cuando esas mutaciones se acumulan, hay cierta evidencia que apunta a un mayor riesgo de cáncer, enfermedades inflamatorias y enfermedades como la enfermedad de Parkinson, la enfermedad de Alzheimer y la diabetes. Este nuevo descubrimiento puede ayudar a avanzar en el futuro en la medicina al ayudar a predecir o incluso mitigar esos problemas de salud, si las células humanas pueden utilizar este mecanismo de manera más eficiente, dijo Schmidt, y agregó que incluso hay aplicaciones potenciales para procedimientos médicos como trasplantes de órganos.

«Durante los trasplantes, el órgano pasa por un período en el que no tiene oxígeno ni flujo sanguíneo, pero una vez que se trasplanta, recibe una oleada de sangre oxigenada que causa una explosión de estrés oxidativo», dijo Schmidt. «Ahora que estamos empezando a entender estos mecanismos, tal vez podamos hacer algo más sofisticado para permitir que las células de un órgano trasplantado se preparen y se protejan.»

El equipo de investigación de Schmidt, que también forma parte de la Estación Experimental Agrícola de Montana, trabajó con otros cuatro equipos que aportaron experiencia en química biológica de azufre, biología redox, biología celular y señalización celular de todo el mundo. Los próximos pasos en esta investigación, dijo Schmidt, incluyen investigar exactamente cómo las células logran agregar esas moléculas de azufre adicionales y cómo se regula ese proceso.

«Es posible que al comprender más este sistema, podamos avanzar», dijo Schmidt. «Comprender algunos de estos mecanismos nos permite idear nuevas ideas.»