El legado de Alan Hall
Imagine que está en su casa preparándose para ir al trabajo. Ha tomado el primer café de la mañana y debe dirigirse a un sitio concreto de la ciudad para ganarse la vida. Su primera decisión importante del día será ir al trabajo en auto o en un medio de transporte público. ¿Qué pasaría si la primera decisión del día fuese tener que armar el camino que conectará su casa con el trabajo? Afortunadamente, esta decisión ya está previamente tomada por quienes han diseñado nuestras ciudades, quienes nos proveen de un sistema de calles y carreteras que nos llevan de casa al trabajo y del trabajo al hogar. En escala celular las cosas no parecen tan organizadas, o al menos no tan rígidamente organizadas como ocurre con el sistema de calles de una ciudad cualquiera.
El citoesqueleto es el componente de la célula que provee la base estructural que permite la conexión entre diferentes dominios de la célula, acoplándolos funcionalmente. Al igual que el esqueleto óseo de un vertebrado, el citoesqueleto, define las diferentes morfologías que adquieren las células que componen un organismo. Sin embargo, a diferencia del esqueleto óseo, el esqueleto que está dentro de las células es altamente dinámico, por estar compuesto por proteínas que poseen la capacidad de auto-ensamblarse en polímeros, que tendrán una vida útil limitada, y por lo tanto serán recambiados permanentemente.
Uno de los principales componentes del citoesqueleto corresponde a los microfilamentos de actina, polímeros que se forman a partir de monómeros de la proteína ubicua, actina. Estas estructuras filamentosas crecen de forma polarizada, lo que significa que tanto el crecimiento, como el desensamblaje de los filamentos ocurre preferencialmente en uno de los dos extremos, conocido como el extremo +. La mayor densidad de estos polímeros filamentosos se encuentra cerca de la membrana plasmática, en una zona denominada la corteza celular. Los filamentos de actina polimerizados pueden organizarse tridimensionalmente adoptando diferentes conformaciones, que correlacionan con diferentes funciones a nivel celular. Cambios en la estructura de los filamentos de actina son necesarios para permitir importantes funciones celulares como la división celular, el establecimiento de ejes en embriones y células y la migración celular entre otros.
El pasado 3 de mayo falleció el destacado científico inglés Alan Hall, quien durante la década de los 80’s describió las proteínas maestras que orquestan la polimerización de los microfilamentos de actina en todas las células eucariontes: la familia de las Rho GTPasas. Esta familia está compuesta por tres subgrupos de proteínas conocidas como Cdc42, Rac y Rho. Estructuralmente, estas proteínas pertenecen a la super-familia de las proteínas Ras, que actúan como interruptores celulares. Así, el funcionamiento de las Rho GTPasas transita entre dos estados, uno de activación cuando tienen una molécula de GTP unidas en su sitio activo; y otro inactivo cuando esta molécula de GTP es hidrolizada a GDP. La activación de Cdc42 da origen a estructuras denominadas filopodios que están caracterizadas por tener manojos de filamentos de actina orientados paralelamente. La activación de Rac1 permite la formación del lamelipodio, una estructura bi-dimensional compuesta de numerosos filamentos de actina ordenados de forma ortogonal. Finalmente la activación de Rho es responsable del ensamblado de fibras de tensión en las células.
El descubrimiento de estas proteínas ha permitido comprender los mecanismos de regulación del ensamblaje de los filamentos de actina, que además de proveer soporte estructural a las células constituyen los rieles por donde pueden moverse motores moleculares que transportan organelos y otros cargos dentro de la célula. El carácter binario de la activación de las Rho GTPasas permite establecer una exquisita regulación temporal y espacial de su actividad, debido a numerosas proteínas que controlan su activación y de un grupo significativo de efectores que transducen los cambios de actividad de las GTPasas en cambios en la polimerización de actina.
Originario de Yorkshire, Inglaterra, actualmente el Dr. Hall era el director del Programa en Biología Celular en el Memorial Sloan Kettering Cancer Center. El trabajo de Hall ha permitido comprender de mejor forma como cambios dinámicos locales en el citoesqueleto contribuyen a procesos tan variados como la división celular, la neurotransmisión, el desarrollo embrionario a nivel celular, la migración celular y el cáncer.
La contribución de Hall ha permeado todos los ámbitos de la biología que buscan comprender como operan los fenómenos dinámicos a escala celular, y ha servido de inspiración para muchísimos estudiantes y científicos. La gran pérdida que significa la partida de Alan Hall, será largamente superada por el importante legado científico que ha dejado.
Información: Christian González-Billault, Profesor Universidad de Chile.