Identifican un tipo de proteína que activa el metabolismo y facilita la quema de grasas

*Este contenido fue producido por expertos del Instituto Weizmann de Ciencias, uno de los centros más importantes del mundo de investigación básica multidisciplinaria en el campo de las ciencias naturales y exactas, situado en la ciudad de Rejovot, Israel.

Los medicamentos innovadores para bajar de peso irrumpieron en escena hace unos 10 años, prometiendo un mundo más saludable y delgado. La desventaja, sin embargo, es que estos medicamentos conducen a una disminución de la masa muscular.

Hace varios años, a través de un descubrimiento fortuito, el profesor Atan Gross del Instituto de Ciencias Weizmann dio con una posible solución. Cuando él y su equipo silenciaron la expresión de la proteína MTCH2, llamada “Mitch”, en los músculos de los ratones, estos ratones desarrollaron una mayor capacidad atlética y fueron “inmunes” a la obesidad, gracias a una tasa acelerada de metabolismo.

En un nuevo estudio publicado en el EMBO Journal, el equipo de Gross fue un paso más allá en el camino hacia un nuevo tratamiento para la obesidad: Demostraron que también en las células humanas, silenciar la expresión de Mitch aumenta la velocidad a la que se queman las grasas y los carbohidratos e inhibe el desarrollo de nuevas células grasas.

Los ratones del experimento original de Gross mostraron una mejora general en su composición corporal. No solo se protegieron de la obesidad, sino que también desarrollaron más fibras musculares, que consumen grandes cantidades de oxígeno y aumentan la resistencia.

Estos cambios positivos resultaron en un mejor rendimiento en pruebas de esfuerzo y en la función cardíaca, pero dejaron a los investigadores ante un misterio: ¿Cómo el silenciamiento de la expresión de una sola proteína “inocula” al cuerpo contra la obesidad y, al mismo tiempo, mejora la resistencia muscular?

La búsqueda de una respuesta los condujo a las centrales eléctricas de la célula: las diminutas mitocondrias, orgánulos responsables de producir energía e impulsar el metabolismo celular.

Podemos aprender mucho sobre las mitocondrias simplemente observando su forma y distribución dentro de la célula: pueden fusionarse, formando una extensa red de centrales energéticas que producen energía de forma altamente eficiente, o pueden existir como orgánulos separados, menos eficientes en la generación de energía.

Para compensar esta disminución de eficiencia, al separarse deben utilizar diversos recursos energéticos, como grasas, carbohidratos y proteínas, a un ritmo mayor. Con el paso de los años, el equipo de Gross en el Departamento de Inmunología y Biología Regenerativa de Weizmann descubrió que, además de regular el metabolismo, Mitch es uno de los reguladores clave de la fusión mitocondrial, lo que nos ayuda a comprender los hallazgos en ratones.

Pero ¿silenciar a Mitch tendría resultados similares en humanos?

En el nuevo estudio, los investigadores, dirigidos por la estudiante de doctorado Sabita Chourasia, examinaron qué les sucede a las células humanas cuando se elimina la proteína Mitch mediante ingeniería genética.

Los científicos descubrieron que la red mitocondrial colapsa, los orgánulos se separan, la eficiencia de la producción de energía disminuye y la célula entra en un estado permanente de privación energética.

Esto podría parecer una pesadilla, pero a veces la falta de energía y su producción ineficiente pueden ser beneficiosas, como, por ejemplo, cuando el objetivo es compensar la sobrealimentación o estimular el uso de los depósitos de grasa y prevenir su acumulación.

“Tras eliminar la proteína Mitch, examinamos, cada pocas horas, el efecto que esto tuvo en más de 100 sustancias que participan en el metabolismo de las células humanas”, explica Chourasia.

“Observamos un aumento de la respiración celular, el proceso mediante el cual la célula produce energía a partir de nutrientes, como carbohidratos y grasas, utilizando oxígeno. Esto explica el aumento de la resistencia muscular en experimentos previos con ratones”.

Para aumentar su ritmo respiratorio, las células necesitan más nutrientes, que sirven como combustible en el proceso de producción de energía. Los investigadores observaron que la alta demanda de combustible provocó que las células humanas de las que habían eliminado a Mitch “quemaran” más depósitos de sustancias como grasas, carbohidratos y aminoácidos.

Además, mientras que las células normales utilizan más carbohidratos y proteínas, en lugar de grasas, para producir energía, las células sin Mitch dependen en gran medida de la grasa para producir energía y crecer. “Descubrimos que eliminar a Mitch provocó una importante disminución de las grasas en las membranas”, explica Gross.

“Al mismo tiempo, observamos un aumento en las sustancias grasas utilizadas para producir energía y nos dimos cuenta de que la grasa se estaba descomponiendo de la membrana para ser utilizada como combustible. En otras palabras, demostramos que Mitch determina el destino de la grasa en las células humanas”.

Durante la siguiente etapa del estudio, los investigadores descubrieron que la participación de Mitch en la acumulación de grasa corporal va aún más allá.

Dado que se sabía que las mujeres con obesidad presentan niveles elevados de Mitch, los investigadores postularon que esta proteína es vital no solo para la fusión mitocondrial, sino también para la diferenciación de las células grasas, donde las células progenitoras acumulan grasa y se convierten en células grasas maduras.

“Al eliminar Mitch de las células progenitoras, descubrimos que el entorno creado en estas células no era propicio para la síntesis de nuevas grasas”, explica Gross.

“Reducir la capacidad de sintetizar membranas impide que las células crezcan, se desarrollen y alcancen el punto donde es posible la diferenciación. El proceso de acumulación de grasa requiere una gran cantidad de energía disponible, pero en las células sin Mitch, hay escasez de energía. Además, se suprime la expresión de los genes necesarios para la diferenciación y hay escasez de las sustancias vitales para que este proceso ocurra. Como resultado, se reduce la diferenciación de nuevas células grasas, junto con la acumulación de grasa”.

También participaron en el estudio publicado en la revista EMBO el Dr. Christopher Petucci, Clarissa Shoffler y Dina Abbasian de la Universidad de Pensilvania, Filadelfia; Hu Wang y el Prof. Xianlin Han de la Universidad de Texas, San Antonio; el Dr. Ehud Sivan, el Dr. Alexander Brandis, Tevie Mehlman, el Dr. Sergey Malitsky, el Dr. Maxim Itkin, el Dr. Ayala Sharp, el Dr. Ron Rotkopf y el Dr. Bareket Dassa del Departamento de Instalaciones Básicas de Ciencias de la Vida de Weizmann; y el Dr. Limor Regev y el Dr. Yehudit Zaltsman del Departamento de Inmunología y Biología Regenerativa de Weizmann.

El profesor Atan Gross ocupa la Cátedra Marketa & Frederick Alexander. Su investigación también cuenta con el apoyo de Amnon Shoham.