CONACYT apoya proyecto de ciencia básica: un nuevo modelo para la comprensión del crecimiento de los hongos

CENTRO DE INVESTIGACIÓN CIENTÍFICA Y DE EDUCACIÓN SUPERIOR

DE ENSENADA, BAJA CALIFORNIA

 

Boletín informativo

No. 89/2018

Ensenada, Baja California, México, 14 de diciembre de 2018. Por ser evaluado como altamente recomendable, el proyecto “Hongos filamentosos, un nuevo modelo para la comprensión de la endocitosis”, que coordina la Dra. Rosa Mouriño Pérez, del Departamento de Microbiología del CICESE, es ahora apoyado por la convocatoria del CONACYT “Fronteras de la ciencia”.

De manera regular, el ser humano relaciona a los hongos en el cuerpo con enfermedades, casi como si fueran sinónimos. Aunque es propensa a microorganismos patógenos que pueden afectarla, en realidad la especie humana vive por el contacto constante con muchos hongos y bacterias, en una actividad equilibrada. El numeroso reino fungi es el elemento clave para que existan las especies terrestres: los hongos son especies resistentes, con grandes capacidades de adaptación, de los cuales aún se desconocen algunos procesos.

Este proyecto se centra en la endocitosis del hongo Neurospora crassa, es decir, en el proceso biológico celular que tiene como función fundamental la recuperación, tanto de moléculas del exterior de la célula como de la membrana plasmática y proteínas, que indican a la célula hacia dónde crecer.

La bondad de Neurospora crassa se basa en que posee todas las herramientas genéticas para manipularlo. Es fácil de modificar para generar mutantes, marcar proteínas para hacer un seguimiento de ellas y, como todo su genoma está secuenciado, se conocen bien sus propiedades.

“En los hongos filamentosos (la endocitosis) es un proceso muy interesante, porque estas células tienden a crecer de manera polarizada, es decir, crecen como si fueran tubitos largos, a diferencia de las células animales que crecen hacia todos lados, redondas”, mencionó la Dra. Rosa Mouriño. Las neuronas, los tubos de polen y las raíces de las plantas crecen de una manera muy similar (y muchos otros ejemplos que pueden encontrarse en la naturaleza), pero se desconocen todos los mecanismos que regulan este tipo de crecimiento tan particular.

Los proyectos que apoya la convocatoria “Fronteras de la ciencia” deben ser verdaderamente una propuesta al límite de lo conocido, para conocer algo que no se sabe, desde el conocimiento más básico.

En los últimos 50 años, la idea de que estas células crecen de manera polarizada se fundamenta en cuál es la ruta de secreción de estos organismos. “Pero hace algunos años, los investigadores empezamos a verlo desde otra perspectiva: se descubrió que en la zona subapical de los hongos, la región que está por debajo de donde está creciendo, hay un anillo especializado para hacer endocitosis. Mientras la secreción inyecta vesículas a la membrana plasmática desde el Spitzenkörper para que crezca, en este anillo se va quitando parte de esta membrana”, mencionó la investigadora.

En esta región se remueve el exceso de membrana y de proteínas, que les indican a las vesículas secretoras a dónde tienen que ir, por lo tanto, hacia dónde debe crecer. Cuando no pasa eso, la célula empieza a crecer para todos lados (crecimiento isotrópico), en lugar de crecer de manera polarizada o tiene periodos intermitentes de crecimiento polarizado.

En todas las células, este proceso esta mediado por una proteína llamada clatrina, responsable de formar una cubierta alrededor de la vesícula que será introducida a la célula. “Prácticamente toda la endocitosis que se da está mediada por clatrina. Pero nosotros encontramos que en ese collar tan importante para la endocitosis no hay clatrina. Entonces surge la pregunta: ¿qué hay ahí? ¿Qué es lo que está regulando la endocitosis en esta región? Otra proteína debe estar indicando el sitio donde se tienen que formar las vesículas, o simplemente es un proceso no regulado, lo cual sería muy sorprendente porque nada pasa al azar en una célula, todo está regulado”, explicó la Dra. Rosa Mouriño.

Muchas de las investigaciones que han llevado a la comunidad académica hasta este punto han surgido en el Laboratorio de Microbiología del CICESE y de las publicaciones de los investigadores, en colaboración internacional con investigadores de distintas universidades que también trabajan sobre el proceso de endocitosis. Tal es el caso del Dr. Brian Shaw, investigador de la Universidad de Texas A&M, institución que junto al CONACYT financiaron durante año y medio la primera etapa de este estudio.

Por lo tanto este proyecto, ya aprobado para los siguientes dos años, es la continuación de las bases planteadas en esa etapa exploratoria, en la que buscaron una serie de proteínas asociadas a la endocitosis, tanto en Aspergillus nidulans (organismo que estudia el Dr. Shaw) como en Neurospora crassa (estudiado por la Dra. Mouriño y personal del Departamento de Microbiología del CICESE, entre ellos Olga Callejas y el Dr. Salomón Bartnicki, así como estudiantes de posgrado).

¿Por qué estudiar a los hongos?

De manera cotidiana, el contacto con los hongos es tan común como consumir pan, vino y cerveza, cuya levadura es el hongo Saccararomyces cerevisiae, sumamente benéfico para este proceso de fermentación.

Si consideramos este ejemplo, conocer cómo es este hongo, cómo funciona y cómo crece, permite crear y mejorar un producto que no genere consecuencias nocivas al momento de consumirlo (más allá de las conocidas por abusar de un alimento o una bebida fermentada).

Cuando se conocen las similitudes de crecimiento entre distintas células, es posible interpretar lo que sucede dentro de ambos sistemas. Como en el caso del crecimiento polarizado de las neuronas, es mucho más complejo estudiarlo en esas células que en la Neurospora crassa. Es posible entender los mecanismos comunes al estudiar diferentes modelos y extrapolar los hallazgos al modelo relevante desde el punto de vista del ser humano. Obviamente, es necesario comprobar los hallazgos, pero la Neurospora crassa, en este caso, es un semillero de hipótesis de cómo pueden ser las cosas dentro de una red neuronal.

Los hongos filamentosos tienen la particularidad de colonizar sustratos y crecer en ellos. Al final de cuentas la función de los hongos en el ambiente, sean filamentosos o levaduriformes, es el reciclamiento de materia orgánica para que pueda ser aprovechada desde los elementos primarios hasta los predadores tope, un punto clave de los ciclos biogeoquímicos de la vida en el planeta.

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