The Nobel Assembly at Karolinska Institutet ha decidido otorgar conjuntamente el Premio Nobel de Fisiología o Medicina 2019 a William G. Kaelin Jr., Sir Peter J. Ratcliffe
y Gregg L. Semenza
por sus descubrimientos sobre cómo las células perciben y
se adaptan a la disponibilidad de oxígeno
Resumen
Los animales necesitan oxígeno para convertir los
alimentos en energía útil. La importancia fundamental del oxígeno se ha
entendido durante siglos, pero se desconoce cómo las células se adaptan a los
cambios en los niveles de oxígeno.
William G. Kaelin Jr., Sir Peter J. Ratcliffe y Gregg L.
Semenza descubrieron cómo las células pueden detectar y adaptarse a los cambios
en la disponibilidad de oxígeno. Identificaron maquinaria molecular que regula
la actividad de los genes en respuesta a niveles variables de oxígeno.
Los descubrimientos fundamentales de los premios Nobel de
este año revelaron el mecanismo de uno de los procesos adaptativos más
esenciales de la vida. Establecieron las bases para nuestra comprensión de cómo
los niveles de oxígeno afectan el metabolismo celular y la función fisiológica.
Sus descubrimientos también han allanado el camino para nuevas y prometedoras
estrategias para combatir la anemia, el cáncer y muchas otras enfermedades.
Oxígeno en el centro del escenario
El oxígeno, constituye
aproximadamente una quinta parte de la atmósfera terrestre. Es
esencial para la vida animal: lo utilizan las mitocondrias presentes en
prácticamente todas las células animales para convertir los alimentos en
energía útil. Otto Warburg, ganador del Premio Nobel de Fisiología o Medicina
de 1931, reveló que esta conversión es un proceso enzimático.
Durante la evolución, se desarrollaron mecanismos para
garantizar un suministro suficiente de oxígeno a los tejidos y las células. El
cuerpo carotídeo, adyacente a los vasos sanguíneos grandes a ambos lados del
cuello, contiene células especializadas que detectan los niveles de oxígeno en
la sangre. El Premio Nobel de Fisiología o Medicina de 1938 Corneille Heymans descubrió que la detección de oxígeno en la sangre a través del cuerpo
carotídeo controla nuestra frecuencia respiratoria al comunicarse directamente
con el cerebro.
HIF entra en escena
Además de la adaptación rápida controlada por el cuerpo
carotídeo a niveles bajos de oxígeno existen otras adaptaciones
fisiológicas fundamentales. Una respuesta fisiológica clave a la hipoxia es el
aumento de los niveles de la hormona eritropoyetina (EPO), que conduce a una
mayor producción de glóbulos rojos (eritropoyesis). La importancia del control
hormonal de la eritropoyesis ya se conocía a principios del siglo XX, pero la
forma en que este proceso fue controlado por el O2 siguió siendo un misterio.
Gregg Semenza estudió el gen EPO y cómo está regulado por
niveles variables de oxígeno. Al usar ratones modificados con genes, se
demostró que segmentos específicos de ADN ubicados al lado del gen EPO median
la respuesta a la hipoxia. Sir Peter Ratcliffe también estudió la regulación
del gen EPO dependiente de O2, y ambos grupos de investigación encontraron
que el mecanismo de detección de oxígeno estaba presente en prácticamente en todos
los tejidos, no solo en las células renales donde normalmente se produce EPO.
Estos fueron hallazgos importantes que muestran que el mecanismo era general y
funcional en muchos tipos de células diferentes.
Semenza deseaba identificar los componentes celulares que
median esta respuesta. En las células hepáticas cultivadas descubrió un
complejo proteico que se une al segmento de ADN identificado de una manera
dependiente del oxígeno. Llamó a este complejo el Factor Inducible por Hipoxia
(HIF). Se iniciaron grandes esfuerzos para purificar el complejo HIF, y en
1995, Semenza pudo publicar algunos de sus hallazgos clave, incluida la
identificación de los genes que codifican HIF. Se descubrió que HIF consistía
en dos proteínas de unión a ADN diferentes, llamadas factores de transcripción, llamados HIF-1α y ARNT. Ahora los investigadores podrían comenzar a
resolver el rompecabezas, permitiéndoles comprender qué componentes adicionales
estaban involucrados y cómo funciona la maquinaria…………
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Dr. Anibal E. Bagnarelli, Bioquímico-Farmacéutico-UBA. Ciudad de Buenos Aires, Argentina
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