La proteína reguladora de la conductancia transmembrana de la fibrosis quística (CFTR) ayuda a mantener el equilibrio de sal y agua en muchas superficies del cuerpo, tales como la superficie del pulmón. Cuando la proteína no funciona correctamente, el cloruro, un componente de la sal, queda atrapado en las células. Sin el desplazamiento adecuado del cloruro, el agua no puede hidratar la superficie celular. Esto provoca que la mucosidad que recubre las células se vuelva espesa y pegajosa, lo que causa muchos de los síntomas asociados con la fibrosis quística.
Para comprender cómo las mutaciones en el gen CFTR hacen que la proteína se vuelva disfuncional, es importante comprender cómo se fabrica normalmente la proteína y cómo esta ayuda a transportar el agua y el cloruro a la superficie celular.
¿Qué son las proteínas?
Las proteínas son diminutas máquinas que realizan trabajos específicos dentro de la célula. Las instrucciones para producir cada proteína se codifican en el ADN. Las proteínas se ensamblan a partir de bloques estructurales llamados aminoácidos. Hay 20 aminoácidos diferentes. Todas las proteínas están compuestas por cadenas de estos aminoácidos conectadas entre sí en diferentes órdenes, como palabras diferentes que se escriben usando las mismas 27 letras del abecedario. Las instrucciones de ADN le indican a la célula qué aminoácido usar en cada posición de la cadena para producir una proteína específica.
La proteína CFTR está compuesta por 1,480 aminoácidos. Después de que se forma la cadena de proteínas CFTR, se pliega en una forma 3-D específica. La proteína CFTR tiene la forma de un tubo que atraviesa la membrana que cubre la célula, como si fuera un popote que atraviesa la tapa de plástico en un vaso.
¿Cuál es la función de la proteína CFTR?
La proteína CFTR es un tipo particular de proteína llamada canal iónico. Un canal iónico mueve átomos o moléculas que tienen una carga eléctrica desde el interior de la célula hacia el exterior, o desde el exterior de la célula hacia el interior. En los pulmones, el canal iónico CFTR mueve los iones de cloruro desde el interior de la célula hacia el exterior de la célula. Para salir de la célula, los iones de cloruro se mueven a través del centro del tubo formado por la proteína CFTR.
Una vez que los iones de cloruro están fuera de la célula, atraen una capa de agua. Esta capa de agua es importante porque permite que los cilios —pequeñas estructuras parecidas a los vellos— en la superficie de las células pulmonares oscilen de un lado a otro. Este movimiento de vaivén mueve la mucosidad hacia arriba y fuera de las vías respiratorias.
¿De qué manera los problemas con la proteína CFTR causan fibrosis quística?
En las personas con fibrosis quística, las mutaciones en el gen CFTR pueden causar los siguientes problemas con la proteína CFTR:
- No funciona bien
- No se produce en cantidades suficientes
- No se produce en absoluto
Cuando ocurre cualquiera de estos problemas, los iones de cloruro quedan atrapados dentro de la célula y el agua deja de moverse al exterior de la célula. Al haber menos agua fuera de las células, la mucosidad en las vías respiratorias se deshidrata y engrosa, provocando el aplanamiento de los cilios. Los cilios no pueden oscilar adecuadamente cuando la mucosidad espesa y pegajosa los aplasta.
Debido a que los cilios no pueden moverse adecuadamente, la mucosidad queda atrapada en las vías respiratorias, dificultando la respiración. Además, al dejar de ser expulsados de las vías respiratorias, los gérmenes atrapados en la mucosidad comienzan a multiplicarse y causar infecciones. La mucosidad espesa en los pulmones y las infecciones frecuentes de las vías respiratorias son algunos de los problemas más frecuentes que enfrentan las personas con FQ.
Los investigadores continúan estudiando la estructura básica
Los investigadores continúan explorando acerca de la estructura de la proteína CFTR para encontrar nuevas y mejores formas de ayudar a mejorar la función de la proteína en las personas con FQ.
Debido a la complejidad de la estructura tridimensional de la CFTR, no fue hasta principios de 2017 que se desarrollaron las primeras imágenes de alta resolución. Estas imágenes han proporcionado a los investigadores importantes pistas sobre cómo los medicamentos interactúan con la proteína, cómo afectan su función y cómo desarrollar nuevas terapias para la FQ. En el futuro, las imágenes que muestren la proteína en una posición “abierta”, por donde la sal puede desplazarse, serán incluso más útiles para los investigadores que buscan nuevas terapias para la FQ.
