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Science Advances. Científicos del CNIO y el IRB Barcelona ensamblan anillos de gamma-tubulina (γTuRC) ‘in vitro’ por primera vez

21.12.2020

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gTuRC Estructura en 3D del anillo de γ-tubulina humano reconstituido. /CNIO

Este trabajo allana el camino para el estudio in vitro del proceso de formación de microtúbulos, que es esencial para la organización del citoesqueleto

El trabajo es una colaboración entre el grupo de Jens Lüders en el IRB Barcelona y el de Óscar Llorca en el CNIO

Los resultados se han publicado en 'Science Advances'

Investigadores del laboratorio de Organización de Microtúbulos del IRB Barcelona, dirigido por Jens Lüders, ​​y del Grupo de Complejos Macromoleculares en la Respuesta a Daños en el ADN, liderado por Óscar Llorca en el Centro Nacional de Investigaciones Oncológicas (CNIO), han logrado por primera vez reconstituir in vitro anillos de γ-tubulina (γTuRC) humano, que se encarga de iniciar la formación de los microtúbulos. Además, han determinado su estructura en 3D mediante criomicroscopía electrónica. La clave de su éxito radica en la identificación de que el complejo proteico RUVBL es esencial para el ensamblaje de γTuRC.

Los microtúbulos son componentes del citoesqueleto esenciales para los procesos de transporte intracelular y división celular. Los microtúbulos no se forman espontáneamente en las células, sino que requieren de γTuRC que sirve como molde sobre los que se inicia la formación de nuevos microtúbulos. Las mutaciones en algunos de los componentes de γTuRC causan defectos en el desarrollo neurológico como la microcefalia, y también se han relacionado con defectos en la retina.

“Aunque el γTuRC se descubrió hace 25 años, el campo no había logrado producirlo de manera recombinante in vitro”, explica Jens Lüders. “Este nuevo logro abre la puerta a estudios destinados a dilucidar el mecanismo por el que se inicia la formación de los microtúbulos y de cómo se regula este proceso”. También permitirá el estudio de las mutaciones halladas en pacientes y comprender mejor cómo causan la enfermedad.

El complejo proteico RUVBL, esencial para la formación del γTuRC

La dificultad para ensamblar el γTuRC in vitro se debe no solo a su compleja arquitectura tridimensional, sino también a que el complejo proteico RUVBL es esencial para el ensamblaje y formación del anillo de γTuRC en las células. “Cuando empecé este proyecto, analicé datos anteriores que disponía, y me di cuenta de que nunca antes se había considerado que RUVBL fuera necesario para ensamblar γTuRC- fue muy gratificante ver que esto, de hecho, ha sido la clave de nuestro éxito”, explica el primer autor Fabian Zimmerman, estudiante de doctorado en el laboratorio de Organización de Microtúbulos del IRB Barcelona.

“Nuestro grupo ha estado explorando durante años las funciones de RUVBL en el ensamblaje de complejas estructuras macromoleculares relevantes en cáncer. Descubrir que RUVBL también es esencial para la formación de γTuRC abre nuevas vías de investigación para comprender cómo las células construyen estructuras funcionales complejas”, afirma Óscar Llorca.

“γTuRC es una estructura muy grande construida por múltiples subunidades interconectadas. Determinar su arquitectura en 3D ha sido un desafío inmenso, que ha sido posible gracias a los avances en los métodos de criomicroscopía electrónica que nos permitieron observar moléculas individuales de este complejo con un altísimo nivel de detalle”, explica la co-primera autora Marina Serna.

Este trabajo ha recibido apoyo financiero del Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades de España (MCIU/ AEI), el Instituto de Salud Carlos III, el Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER), la Comunidad de Madrid, la Obra Social ”la Caixa” y el programa de Investigación e Innovación Horizon 2020 de la Unión Europea con una beca Marie Skłodowska-Curie.

Artículo de referencia

Assembly of the asymmetric human γ-Tubulin Ring Complex by RUVBL1-RUVBL2 AAA ATPase. Fabian Zimmermann, Marina Serna, Artur Ezquerra, Rafael Fernandez-Leiro, Oscar Llorca, Jens Luders (Science Advances, 2020). DOI: 10.1126/sciadv.abe0894

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