Descrito el mecanismo que hace latir al corazón

Hasta la fecha no se habían estudiado los mecanismos moleculares que mantienen apagados los genes cuya expresión no corresponde en cada uno de estos tejidos

Una proteína desempeña un papel clave en la identidad de los tejidos musculares estriados del corazón y el músculo esquelético

 

Científicos de la UAM y el CNIC han descubierto que la proteína Chd4 desempeña un papel fundamental en el mantenimiento de la homeostasis y la identidad de los tejidos musculares estriados del corazón y el músculo esquelético. Las conclusiones de este trabajo, realizado en colaboración con otros centros, se han publicado en la revista Cell Metabolism.

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UAM Gazette / El corazón y el músculo esquelético son órganos contráctiles que soportan funciones fisiológicas vitales para nuestro organismo, como la circulación sanguínea y el movimiento corporal, respectivamente.

Aunque tanto el corazón como el músculo esquelético presentan un origen embrionario distinto, ambos músculos estriados comparten una estructura contráctil muy similar; si bien es cierto que las proteínas que la componen difieren entre sí y se encuentran codificadas por genes diferentes.

Imágenes de corazones control y deficiente en Chd4 (arriba) donde se observa la dilatación cardiaca. Abajo se muestran imágenes de cortes histológicos donde se ve la acumulación de fibrosis (rojo) en el mutante (abajo) | UAM Gazette
Imágenes de corazones control y deficiente en Chd4 (arriba) donde se observa la dilatación cardiaca. Abajo se muestran imágenes de cortes histológicos donde se ve la acumulación de fibrosis (rojo) en el mutante (abajo) | UAM Gazette

Esta estructura contráctil, denominada sarcómero, tiene la capacidad de contraerse y relajarse en cada latido del corazón o en cada movimiento de nuestro cuerpo y es, además, la que les da el aspecto estriado a ambos músculos. Cualquier fallo en la regulación de la expresión específica de tejido de las proteínas del sarcómero conlleva graves consecuencias que, en determinados casos, puede ocasionar incluso la muerte.

Los mecanismos que regulan la expresión de las proteínas contráctiles cardiacas o del músculo esquelético se conocen desde hace tiempo; sin embargo, hasta la fecha no se habían estudiado los mecanismos moleculares que mantienen apagados los genes cuya expresión no corresponde en cada uno de estos tejidos.

Científicos de la Universidad Autónoma de Madrid (UAM) y el Centro Nacional de Investigaciones Cardiovasculares “Carlos III” (CNIC) han esclarecido este misterio, investigando, en ambos grupos musculares, la función de un complejo remodelador de la cromatina, conocido como NuRD.

Estos investigadores han descubierto que la proteína remodeladora de la cromatina Chd4, uno de los componentes del complejo NuRD, desempeña un papel fundamental en el mantenimiento de la homeostasis –o equilibrio– y la identidad de los tejidos musculares estriados del corazón y el músculo esquelético.

“La eliminación del gen Chd4 en tejido cardíaco de ratones da lugar a la expresión aberrante de las proteínas contráctiles del músculo esquelético. Esto tiene consecuencias letales, ya que los animales deficientes sucumben debido a miocardiopatías severas acompañadas por arritmias malignas y dilatación auricular, lo que provoca su muerte súbita”, explican los investigadores.

De forma recíproca, la eliminación de Chd4 en el músculo esquelético conduce a la expresión de proteínas contráctiles específicas del músculo cardíaco en los músculos de las extremidades, originando problemas similares a los observados en algunas miopatías humanas, como la dermatomiositis.

La falta de esta proteína explicaría el fenotipo de algunas miocardiopatías dilatadas o miopatías aún poco caracterizadas 

Por lo tanto, Chd4/NuRD se comporta como una “llave molecular” que cierra, en el corazón, la expresión del programa esquelético; y, en el músculo esquelético, la manifestación del programa cardíaco.

La falta de esta proteína induce un músculo estriado “híbrido” que expresaría ambos tipos de proteínas contráctiles, explicando el fenotipo de algunas miocardiopatías dilatadas o miopatías aún poco caracterizadas.

Las conclusiones de este trabajo, realizado en colaboración con investigadores de otros centros –como la Universitat Pompeu Fabra, UPF (Barcelona); el Massachusetts General Hospital, MGH (Boston) y el Max-Planck-Gesellschaft, MPG (München)–, han sido publicadas el pasado 10 de mayo, en la revista Cell Metabolism.

Nuevos horizontes para el tratamiento de cardiopatías y miopatías

El profesor del “Departamento de Biología Molecular” de la UAM, Pablo Gómez del Arco, primer autor del estudio y autor de correspondencia; apunta que otra de las derivadas del estudio es que la proteína Chd4 mantiene el metabolismo de las células del músculo cardíaco y esquelético, “porque participa en el control de la expresión de las proteínas mitocondriales” en ambos tejidos.

El Dr. Juan Miguel Redondo, coordinador del estudio e investigador del CNIC, añade que este estudio abre nuevos horizontes hasta ahora desconocidos para el estudio de la fisiología del músculo estriado, ya que desentraña los mecanismos moleculares que controlan la identidad estructural de los tejidos cardíaco y esquelético, y arrojan luz para posibles intervenciones futuras en algunas enfermedades cardíacas o miopatías de difícil etiología.

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Referencia bibliográfica:

Pablo Gómez-Del Arco, Eusebio Perdiguero, Paula Sofía Yunes-Leites, Rebeca Acín-Pérez, Miriam Zeini, Antonio García-Gómez, Krishnamoorthy Sreenivasan, Miguel Jiménez-Alcázar, Jessica Segalés, Dolores López-Maderuelo, Beatriz Ornés, Luis Jesús Jiménez-Borreguero, Gaetano D’Amato, David Enshell-Seijffers, Bruce Morgan, Katia Georgopoulos, Abul B.M.M.K. Islam, Thomas Braun, José Luis de la Pompa, Johnny Kim, José A. Enriquez, Esteban Ballestar, Pura Muñoz-Cánoves & Juan Miguel Redondo. “The Chromatin Remodeling Complex Chd4/NuRD Controls Striated Muscle Identity and Metabolic Homeostasis”. Cell Metabolism. Doi: 10.1016/j.cmet.2016.04.008

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