Siguiendo una Protena Fuera de la ClulaLa llegada de la microscopa electrnica permiti a los investigadores ver la clula y sus estructuras en un nivel de detalle sin precedente. George Palade utiliz esta herramienta no solo para ver los finos detalles de la clula, sino que tambin para analizar el proceso de secrecin. Combinando la microscopa electrnica con experimentos de pulso y caza, Palade descubri el camino que siguen las protenas para dejar la clula.TrasfondoAdems de sintetizar las protenas para realizar funciones celulares, muchas clulas tambin deben producir y secretar protenas adicionales que realizan sus deberes fuera de la clula. El mecanismo de secrecin de la protena fascin a muchos bilogos celulares, incluyendo a Palade. En la investigacin temprana sobre secrecin, las clulas fueron interrumpidas y varios organelos fueron separados por centrifugacin. Estos estudios del fraccionamiento de la clula haban demostrado que las protenas secretadas estn presentes en vesculas ligadas a la membrana asociadas al retculo endoplasmtico (ER), donde se sintetizan, y con la membrana plasmtica, donde son lanzados eventualmente de la clula. Desafortunadamente, los resultados de estos estudios eran difciles de interpretar debido a las dificultades en la obtencin limpia de separaciones entre los diferentes organelos de la clula. Para hacer ms claro el camino, Palade se volvi a una tcnica desarrollada recientemente, la autoradiografa de alta resolucin, que le permiti seguir protenas marcadas radioactivamente como se movieron dentro de la clula. Su trabajo llev al seminal encontrando que las protenas secretadas viajan dentro de vesculas del ER al complejo de Golgi, y luego a la membrana plasmtica.

El experimentoPalade quiso identificar cul de las estructuras celulares y organelos participan en la secrecin de protena. Para estudiar un proceso tan complejo, l eligi cuidadosamente un sistema modelo apropiado para sus estudios, la clula exocrina pancretica, la cual es responsable de producir y secretar grandes cantidades de enzimas digestivas. Palade primero examin el camino de la secrecin de protena in vivo inyectando conejillos de india con la [3H] leucina, la cual fue incorporada en protenas nuevamente hechas, marcndolas radioactivamente. En los puntos de tiempo de 4 minutos a 15 horas, los animales fueron sacrificados, y el tejido pancretico fue fijado. Sometiendo a los especmenes a la autoradiografa y vindolos en un microscopio electrnico, Palade podra rastrear donde estaban las protenas marcadas en clulas a varios tiempos. La sorpresa vino en los puntos de tiempo intermedios. Ms que viajar directamente desde el ER a la membrana plasmtica, las protenas marcadas radioactivamente apareceran detenidas en el complejo de Golgi en la mitad de su viaje. Adems, nunca hubo un punto donde las protenas radioactivas no fueran confinadas a vesculas. La observacin de que el complejo de Golgi estuvo implicado en la secrecin de protenas era asombrosa e intrigante. Para abordar a fondo el papel de este organelo en la secrecin de protenas, Palade se volvi a experimentos in vitro de pulso y caza, los cuales permitieron un monitoreo ms preciso de las protenas marcadas. En esta tcnica de marcado, las clulas son expuestas a un precursor radioactivo, en este caso la [3H] leucina, por un corto periodo de tiempo es conocida como el pulso. El precursor radioactivo entonces se sustituye por su forma no marcada por un periodo subsecuente de captura. Las protenas sintetizadas durante el periodo de pulso sern marcadas y detectadas por autoradiografa, mientras que esas sintetizadas durante el periodo de captura, siendo no marcadas, no sern detectadas. Palade comenz cortando el pncreas del conejillo de indias en rebanadas gruesas, las cuales luego fueron incubadas por 3 minutos en medios que contenas [3H] leucina. Al final del pulso, l agreg exceso de leucina sin marcar. Las rebanadas de tejido eran entonces fijadas por autoradiografa o usadas para el fraccionamiento de la clula. Para asegurar que sus resultados eran una reflexin exacta de la secrecin de protena in vivo, Palade caracteriz meticulosamente el sistema. Una vez convencido de que su sistema in vitro precisamente imitaba la secrecin de protena in vivo, procedi al experimento crtico. Marc las rebanadas de tejido con la [3H] leucina por 3 minutos, luego capt la marcada por 7, 17, 37, 57 y 117 minutos con leucina no marcada. La radioactividad, otra vez confinada en vesculas, comenz en el ER, luego viaj en vesculas al complejo de Golgi, y permaneci en las vesculas como pasaron por el Golgi y en la membrana plasmtica (ver Figura 17.1). Como las vesculas viajaron ms lejos a lo largo del camino, ellas se volvieron ms densas con la protena radioactiva. Desde su notable serie de autoradiogramas en diferentes tiempos de captura, Palade concluy que las protenas secretadas viajan en vesculas desde el ER al Golgi y en la membrana plasmtica, y que a travs de este proceso permanecen en vesculas y no se mezclan con el resto de la clula.DiscusinLos experimentos de Palade dieron a los bilogos la primera irada clara de las protenas que viajaban a travs del camino secretor. Sus estudios en las clulas pancreticas exocrinas rindieron dos observaciones seminales. Primero, que las protenas secretadas pasan a travs del complejo de Golgi en su salida de la clula. Esta fue la primera funcin asignada al complejo de Golgi. En segundo lugar, las protenas secretadas nunca se mezcla con otras protenas celulares; son segregadas en vesculas a travs del camino. Estos resultados fueron afirmados en dos importantes aspectos del diseo experimental. El uso cuidadoso de Palade en la microscopa y autoradiografa permiti que l observara los detalles finos del camino. De igual importancia fue la eleccin de un tipo de clula dedicada a la secrecin, la clula exocrina pancretica, como un sistema modelo. En un tipo de clula diferente, las cantidades significativas de protenas no secretadas pudieron tambin haber sido producidas durante el pulso, llevando posiblemente a resultados ambiguos.El trabajo de Palade fij la etapa para estudios ms detallados. Una vez el camino secretor fue claramente descrito, los campos del anlisis fueron abiertos a la investigacin, en la sntesis y movimiento de las protenas secretadas y de la membrana. Por este innovador trabajo, a Palade se le concedi el Premio Nobel de Fisiologa y Medicina en 1974.

Javiera Muoz S.