Una nueva vía para conocer mejor el cáncer y enfermedades neurodegenerativas

Investigadores del Centro de Investigación Cooperativa en Biociencias, CIC bioGUNE, han desarrollado una nueva técnica que permite identificar qué proteínas están modificadas en las neuronas de un organismo vivo, lo que abre una nueva vía para conocer con mayor precisión los procesos moleculares causantes de patologías como el cáncer o enfermedades neurodegenerativas como Alzheimer o Parkinson.
La modificación de proteínas con ubicuitina es un proceso clave en muchos procesos celulares, y su desregulación puede producir estas patologías. La ubicuitina es una pequeña proteína que las células usan para marcar el destino del resto de proteínas de la célula, para organizar dónde han de situarse, para decidir con qué otras proteínas han de colaborar o para ordenar su propia destrucción.
Los resultados de la investigación liderada por el Dr. Ugo Mayor se han publicado en la revista ‘Molecular and Cellular Proteomics’ y tendrán implicaciones directas en estudios sobre proteínas con una función relevante en la formación de conexiones neuronales.
“Si con nuestro trabajo somos capaces de entender los fundamentos moleculares y celulares de ciertas enfermedades neurodegenerativas como Alzehimer y Parkinson, habremos dado un paso imprescindible hacia el diagnóstico, tratamiento y cura de estas enfermedades”, opina Ugo Mayor. Los procesos moleculares que derivan en estas patologías son aún desconocidos, en parte porque hasta ahora no existía un método fiable y robusto para identificar proteínas ubicuitiladas en neuronas, ni siquiera en células en cultivo.

A novel strategy to isolate ubiquitin conjugates reveals wide role of ubiquitination during neural development


Ubiquitination has essential roles in neuronal development and function. Ubiquitin proteomic studies on yeast and HeLa cells have proven very informative, but there still is a gap regarding neuronal tissue-specific ubiquitination. On an organism context, direct evidence for the ubiquitination of neuronal proteins is even scarcer. Here, we report a novel proteomic strategy based on the in vivo biotinylation of ubiquitin to isolate ubiquitin conjugates from the neurons of Drosophila melanogaster embryos. We have confidently identified 48 neuronal ubiquitin substrates, none of which was yet known to be ubiquitinated. Earlier proteomic and biochemical studies in non-neuronal cell types had identified orthologs to some of those, but not to others. The identification here of novel ubiquitin substrates, those with no known ubiquitinated ortholog, suggests that proteomic studies must be performed on neuronal cells in order to identify ubiquitination pathways not shared by other cell types. Importantly, several of those newly found neuronal ubiquitin substrates are key players in synaptogenesis. Mass spectrometry results have been validated by western blotting to confirm that those proteins are indeed ubiquitinated in the Drosophila embryonic nervous system, and to elucidate whether they are mono or polyubiquitinated. In addition to the ubiquitin substrates, we have also identified the ubiquitin carriers that are active during synaptogenesis. Identifying endogenously ubiquitinated proteins in specific cell types, at specific developmental stages, and within the context of a living organism will allow understanding how the tissue-specific function of those proteins is regulated by the ubiquitin system.