Científicos dedicados al estudio de la fermentación de la glucosa en levaduras han descubierto que el azúcar puede activar proteínas asociadas al cáncer.

Un estudio centrado en la levadura vincula el azúcar al crecimiento de células cancerosas

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Las levaduras son un grupo diverso de organismos unicelulares con un gran potencial para propiciar avances en los sectores alimentario y sanitario. Existen más de mil quinientas especies de levadura, entre ellas la Saccharomyces cerevisiae —más conocida como levadura de panadería—, que se han usado de manera común en la elaboración de cerveza, pan y, más recientemente, de fármacos como la insulina. Otras variedades apenas han sido objeto de estudio, aunque se están llevando a cabo considerables esfuerzos para descubrir las enormes posibilidades que ofrecen.

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© tamkor, Shutterstock

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Cordis / En la actualidad, un estudio reciente en el que se empleó la levadura como organismo modelo ha arrojado luz sobre la relación entre los azúcares y el crecimiento de células tumorales. El respaldo de la Unión Europea a través de una beca Marie Curie al proyecto PI SIGNALLING sustentó esta investigación cuyos resultados se han publicado en la revista «Nature Communications».

En ausencia de oxígeno, las células procesan el azúcar mediante la glicólisis, un método menos eficiente que la respiración. Se trata del proceso que provoca la sensación de «ardor» de los músculos durante el ejercicio, además de producir etanol durante la elaboración de cerveza. En lo que tanto la levadura como las células cancerosas difieren de otros tipos de células es en que éstas se sirven preferentemente de este método para procesar azúcares, fenómeno conocido como efecto Warburg en honor al galardonado con un premio Nobel de nacionalidad alemana Otto Heinrich Warburg.

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Proteínas activadas por azúcares

Los resultados de este novedoso estudio sugieren que existe «un mecanismo evolutivo que se ha conservado y que vincula la fermentación a la activación de Ras, un regulador principal de la proliferación celular de la levadura y células de mamífero y uno de los productos más relevantes de los protooncogenes». Las proteínas Ras actúan como interruptores en redes de señalización intracelular, controlando procesos tales como la proliferación, la apoptosis y la migración celulares. Las mutaciones en estas proteínas se han vinculado al cáncer ya que contribuyen a la capacidad de las células cancerosas para crecer de manera descontrolada. La investigación demuestra que el azúcar puede activar las Ras.

Este tipo de proteína también está presente en las levaduras, por lo que éstas representan un organismo modelo idóneo para estudiar su influencia sobre las células cancerosas

Este tipo de proteína, Ras,  también está presente en las levaduras, por lo que éstas representan un organismo modelo idóneo para estudiar su influencia sobre las células cancerosas

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Este tipo de proteína también está presente en las levaduras, por lo que éstas representan un organismo modelo idóneo para estudiar su influencia sobre las células cancerosas. Los investigadores analizaron la activación de Ras in vivo, añadiendo glucosa a células dependientes de galactosa, e in situ, con intermediarios glicolíticos.

El efecto Warburg da lugar a un círculo vicioso mediante la activación de estas proteínas reguladoras, incrementando la tasa de fermentación para estimular la potencia oncogénica

El objetivo consistía en identificar la conexión molecular entre la fermentación de la glucosa y la activación de Ras. Sus hallazgos sugieren que el efecto Warburg da lugar a un círculo vicioso mediante la activación de estas proteínas reguladoras, incrementando la tasa de fermentación para estimular la potencia oncogénica. El equipo de investigación hace hincapié en que estos hallazgos no demuestran que el azúcar provoque cáncer, sino el modo en que se descompone de manera diferente en células cancerosas.

El proyecto PI SIGNALLING (Phosphate sensing for activation of the protein kinase A pathway in yeast) ha puesto sus miras en la Saccharomyces cerevisiae como sistema modelo para efectuar una investigación centrada en células eucariotas debido a su trazabilidad genética y a su potencial para propiciar métodos genómicos eficaces.

Johan Thevalain, autor principal del estudio, explica que la conexión bioquímica entre la disponibilidad de nutrientes —glucosa, nitrógeno, fosfato y sulfato, entre otros— y el control de la ruta PKA ha supuesto un tema central de las investigaciones del equipo durante los últimos treinta años. Su relevancia también radica en el hecho de que la ruta de señalización PKA controla las tasas de fermentación, la tolerancia al estrés y otras muchas propiedades de las células de levadura. Estas propiedades ostentan una importancia crucial para aplicaciones industriales basadas en la levadura, como pueda ser la producción de bebidas fermentadas, bioetanol y compuestos de base orgánica.

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Fuente: 

Basado en información del proyecto y en artículos aparecidos en medios de comunicación

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