Lisosomas pueden hacer que la longevidad sea hereditaria

Los lisosomas se consideran orgánulos celulares que desempeñan un papel importante en el reciclaje de proteínas y el mantenimiento de las células mediante la descomposición de sustancias innecesarias. Sin embargo, una nueva investigación ha descubierto que los lisosomas también pueden contribuir a la regulación de la longevidad.

La imagen de un gusano en forma de tulipán muestra el intestino a la izquierda y la línea germinal a la derecha. El verde resalta la dimetilación de la lisina 79 de la histona H3, mientras que el magenta marca los núcleos celulares teñidos con DAPI. Crédito: Meng Wang

Este trabajo utilizó un modelo de investigación común conocido como Caenorhabditis elegans, un gusano nematodo. Los investigadores descubrieron que, al expresar altos niveles de una enzima específica en los lisosomas de los gusanos, su esperanza de vida aumentó hasta en un 60 %. Los gusanos modificados no solo vivieron más tiempo, sino que sus crías también vivieron vidas inusualmente largas. Los hallazgos se han publicado en Science. Este estudio ha demostrado que los lisosomas de los gusanos fueron modificados para promover la longevidad, y que estos cambios se trasladaron a las células reproductivas a través de proteínas conocidas como histonas.

Las histonas son fundamentales para la organización del ADN y forman parte del epigenoma: características o cambios que permiten alterar la expresión génica sin afectar la secuencia del ADN. Estos pueden incluir alteraciones en el ADN, su estructura u organización, o grupos químicos que marcan el ADN. La longevidad parece ser hereditaria a través de un tipo específico de modificación de histonas identificado en este estudio. Esta modificación de histonas fue más común en gusanos con una vida más larga. Estudios adicionales revelaron que los cambios en el metabolismo lisosomal desencadenaban procesos que conducían a un aumento de esta modificación de histonas. Esta modificación se transfirió posteriormente a las células reproductivas de los gusanos, lo que permitió su transmisión a través de la línea germinal de padres a hijos.

El epigenoma es sensible a las entradas metabólicas y es crucial para el envejecimiento. Los lisosomas actúan como un centro de señalización para detectar señales metabólicas y regular la longevidad. Descubrimos que las vías metabólicas lisosomales envían señales a través del epigenoma para regular la longevidad transgeneracional en Caenorhabditis elegans . La activación de la señalización lipídica lisosomal y la proteína quinasa activada por monofosfato de adenosina lisosomal (AMPK) o la reducción de la señalización de la diana mecanística lisosomal de la rapamicina (mTOR) aumentaron la expresión de una variante de la histona H3.3 y aumentaron su metilación en K79, lo que llevó a la extensión de la esperanza de vida a lo largo de múltiples generaciones. Este efecto de prolongación transgeneracional requirió el transporte del intestino a la línea germinal de la histona H3.3 y una metiltransferasa H3K79 específica de la línea germinal y se recapituló sobreexpresando H3.3 o la metiltransferasa H3K79. Así, las señales de un lisosoma afectan al epigenoma y vinculan el soma y la línea germinal para mediar la herencia transgeneracional de la longevidad.

En los humanos, el epigenoma puede verse afectado por diversos factores, como los contaminantes ambientales, la dieta o el estrés, por ejemplo. El estudio demostró que el ayuno también activa la misma vía de modificación de histonas, ya que este provoca cambios en el metabolismo lisosomal. "Siempre se piensa que la herencia reside en el núcleo, dentro de la célula, pero ahora demostramos que la histona puede desplazarse de un lugar a otro, y si esa histona presenta alguna modificación, significa que se transferirá la información epigenética de una célula a otra", explicó Meng Wang, líder sénior del grupo de investigación del Campus de Investigación Janelia del HHMI. "Esto realmente proporciona un mecanismo para comprender el efecto transgeneracional".

Esta investigación ha contribuido a la creciente evidencia de que los lisosomas son más que simples centros de reciclaje. También ha revelado un nuevo mecanismo por el cual los factores ambientales de los progenitores podrían afectar a la descendencia.

Tomado de: HHMI Janelia Research Campus 

 Fuente: Science