Los genomas necesitan límites físicos para separar la cromatina activa de la reprimida, una función que tradicionalmente se ha atribuido a las proteínas aislantes. En este estudio, demostramos que el aislamiento genómico es también una propiedad física codificada en el polímero de ADN. En C. elegans, un sesgo mutacional acoplado a la transcripción remodela los minisatélites del transposón Helitron para que se ajusten a la repetición helicoidal del ADN. Esta curvatura intrínseca fija el ADN superenrollado en plectonemas desprovistos de nucleosomas, creando barreras mecánicas que dividen los cromosomas en dominios reguladores del tamaño de un gen. Limitada por la mecánica del ADN, esta estrategia estructural ha evolucionado de forma convergente en los metazoos hasta convertirse en un código mecánico compartido en los aislantes de Drosophila y en los sitios de CTCF humanos. Sorprendentemente, los retrotransposones LINE-1 humanos activos codifican una estructura de plectonema similar. Así pues, la mecánica codificada por la secuencia representa una solución universal a los conflictos de silenciamiento transcripcional: una barrera topológica aprovechada por los genomas huéspedes para organizar la cromatina y de la que se valen los elementos egoístas para sobrevivir.

El envejecimiento conlleva un deterioro progresivo de la homeostasis fisiológica, pero aún no están claros los mecanismos moleculares que, en la juventud, alejan a los organismos del equilibrio. Mediante la cuantificación absoluta de transcritos, identificamos un colapso generalizado de la abundancia de ARNm a nivel celular y del organismo que se produce en la mayoría de los tipos celulares durante el envejecimiento de invertebrados y mamíferos. Utilizando un modelo intervencionista con nematodos, observamos que las disminuciones generales de la abundancia de ARNm están estrechamente relacionadas con las disminuciones generales de la abundancia de la proteína ARN polimerasa II (RNAPolII). Las mediciones longitudinales revelan que los individuos entran en la edad adulta en un estado de desequilibrio, con una abundancia de RNAPolII nuclear muy superior al nivel de equilibrio que permiten las tasas adultas de síntesis y degradación de proteínas. Como resultado, la abundancia de RNAPolII disminuye durante la edad adulta, lo que limita progresivamente la síntesis de ARNm.

Hemos observado que incluso las aceleraciones transitorias en la disminución de la abundancia de RNAPolII producen reducciones permanentes y dependientes de la dosis en la esperanza de vida saludable y la esperanza de vida. Por el contrario, la modulación de la señalización de la insulina/IGF frena simultáneamente la disminución de la abundancia de RNAPolII y del ARNm global, al tiempo que aumenta la esperanza de vida saludable y la esperanza de vida. En conjunto, nuestros resultados demuestran cómo un estado de desequilibrio de la RNAPolII presente en la edad adulta temprana es suficiente para impulsar el envejecimiento del organismo, y ponen de relieve una nueva diana molecular para intervenciones destinadas a preservar la capacidad de síntesis de ARNm durante el envejecimiento.

Las neuronas adquieren identidades moleculares distintas durante el desarrollo a través de programas transcripcionales específicos, que deben mantenerse de forma activa a lo largo de toda la vida. Por lo tanto, caracterizar la identidad molecular de las neuronas totalmente diferenciadas es fundamental para comprender la organización y el funcionamiento del sistema nervioso. Esta identidad viene determinada por la expresión coordinada de genes específicos de cada tipo de neurona, que distinguen los subtipos neuronales individuales, y de genes neuronales comunes, que sustentan las características y funciones neuronales fundamentales.

En C. elegans, la expresión de los genes neuronales compartidos está regulada por la acción combinada de factores de transcripción con dominio homeobox CUT, de expresión generalizada, y de reguladores maestros específicos de cada tipo de neurona, conocidos como factores de transcripción «selector terminal» (TS). Estudios previos han demostrado que los motivos de unión del dominio homeobox CUT están estrechamente asociados a la accesibilidad diferencial de la cromatina entre las neuronas inducidas y los fibroblastos, lo que sugiere un posible papel de las proteínas CUT como factores pioneros. Nuestra hipótesis es que los factores CUT modulan la accesibilidad de la cromatina para facilitar la unión de otros factores de transcripción.

Para investigar cómo influyen los factores CUT en el panorama de la cromatina neuronal, hemos desarrollado un método para aislar los núcleos de todos los neuronas de C. elegans mediante FANS y perfilar la accesibilidad de la cromatina en mutantes del homeobox CUT. Esto reveló una menor accesibilidad de la cromatina en las regiones reguladoras de genes neuronales compartidos, lo que concuerda con el papel establecido de los factores CUT en la regulación génica pan-neuronal. Sorprendentemente, también identificamos cambios en las regiones reguladoras de genes específicos de determinados tipos de neuronas, lo que apunta a un papel más amplio en la identidad neuronal. El análisis de los datos transcriptómicos globales de los mutantes CUT confirmó esta observación: la expresión tanto de los genes neuronales compartidos como de los específicos de cada tipo de neurona se ve reducida en los mutantes CUT. Para caracterizar directamente esta contribución más amplia, realizamos perfiles transcriptómicos de núcleo único a partir de núcleos aislados mediante FANS de animales de tipo salvaje y mutantes CUT, lo que proporcionó la primera visión exhaustiva de la función de los factores CUT con una resolución de cada subtipo neuronal.

El microbioma influye profundamente en la fisiología del huésped, incluidas la homeostasis inmunitaria y la defensa frente a las infecciones; sin embargo, las señales moleculares mediante las cuales determinadas bacterias comensales modulan la inmunidad innata siguen sin estar bien definidas. El nematodo Caenorhabditis elegans constituye un potente sistema para analizar estas interacciones entre el huésped y el microbioma, ya que posee un sistema inmunitario innato sencillo y bien caracterizado, así como un microbioma natural bien definido. Uno de los programas inmunitarios clave en C. elegans es la respuesta a patógenos intracelulares (IPR), una respuesta transcripcional activada por patógenos intracelulares obligados del intestino, entre los que se incluyen virus y microsporidios. La IPR comparte algunas similitudes con la respuesta al interferón de tipo I de los mamíferos y sirve de marco para comprender cómo responden las células epiteliales intestinales a la infección. Para identificar miembros del microbioma capaces de modular la IPR, analizamos doce cepas bacterianas nativas en busca de su capacidad para activar un reportero fluorescente de la IPR. Descubrimos que Stenotrophomonas indicatrix (JUb19) induce de forma notable la expresión del reportero en múltiples tejidos, entre ellos el intestino, la epidermis, las neuronas y las gónadas somáticas. Otras especies de Stenotrophomonas desencadenan una activación similar, lo que sugiere una característica propia del género. Cabe destacar que JUb19 reside de forma extracelular en la luz intestinal, lo que la convierte en el primer ejemplo conocido de una especie bacteriana no invasiva que activa el reportero IPR. Los análisis mecánicos revelaron que la JUb19 muerta por calor no induce la expresión del reportero IPR, mientras que las bacterias inactivadas mecánica o químicamente conservan esta actividad, lo que indica la presencia de un desencadenante molecular lábil al calor. El perfil transcriptómico reveló que JUb19 solo induce parcialmente la IPR, junto con una remodelación metabólica más amplia. No obstante, esta respuesta confiere resistencia tanto a las infecciones virales como a las microsporidianas, y esta protección también la heredan los descendientes «naïve» que nunca han estado expuestos a JUb19. Además, demostramos que el ARN bacteriano actúa, al menos en parte, como una señal molecular subyacente a los fenotipos transcripcionales e inmunitarios asociados a la exposición a JUb19. En conjunto, estos hallazgos establecen un nuevo paradigma para la inmunidad epitelial impulsada por el microbioma en C. elegans, en el que el ARN derivado del microbioma vincula la exposición bacteriana con la defensa inmediata e intergeneracional frente a patógenos intracelulares.

El complejo DREAM es un represor transcripcional conservado de los genes del ciclo celular que favorece la quiescencia y regula la expresión de los genes de la línea germinal. Utilizando C. elegans, hemos descubierto que DREAM se une a múltiples genes implicados en la respuesta al daño en el ADN y los reprime. Los mutantes con deficiencia del complejo DREAM muestran una notable resistencia frente a diversos tipos de daño en el ADN, así como una mejor reparación de los mismos, tanto durante el desarrollo como durante el envejecimiento. Los mecanismos de regulación del complejo DREAM no se conocen del todo, pero hay pruebas cada vez más sólidas que indican que este complejo interactúa con moduladores epigenéticos que podrían estar impulsando su función represora. Entre ellos, se ha descrito que la deposición de la variante H2A.Z de la proteína H2A en los cuerpos de los genes constituye un mecanismo de represión mediado por DREAM en C. elegans.

Mediante un cribado genético directo en C. elegans, hemos descubierto que una mutación en el gen ssl-1 (ortólogo de SRCAP/EP400), implicado en el mantenimiento y la deposición de H2A.Z, confiere una grave sensibilidad al daño en el ADN. Al aplicar análisis de RNA-seq y ChIP-seq a estos mutantes, observamos una amplia regulación a la baja de los genes asociados a DREAM, incluidos los genes de reparación. Los genes reprimidos en los mutantes ssl-1 se caracterizan por una marcada reducción de H2A.Z en torno a la zona del promotor, lo que sugiere que la deposición de H2A.Z es necesaria para la expresión normal de los genes de reparación del ADN. Además, la capacidad de depositar H2A.Z también es necesaria para el fenotipo de resistencia al daño en el ADN de los organismos con deficiencia de DREAM.

En resumen, hemos identificado una nueva función de la deposición de H2A.Z en la regulación de los genes de reparación del ADN y de los genes diana de DREAM. A diferencia de investigaciones anteriores que relacionaban a DREAM con H2A.Z, nuestro análisis sugiere que la presencia de H2A.Z en la región promotora tiene un efecto activador que resulta necesario, tanto en el tipo salvaje como en los mutantes deficientes en DREAM, para el mantenimiento del genoma.

Introducción: La ataxia espinocerebelosa tipo 3 (SCA3), también conocida como enfermedad de Machado-Joseph, es un trastorno neurodegenerativo causado por una expansión inestable de repeticiones del trinucleótido CAG en el gen ATXN3. Esta expansión da lugar a una cadena de poliglutamina (PolyQ) anormalmente larga dentro de la proteína ATXN3, lo que favorece el plegamiento anómalo de la proteína, su autoasociación y la formación de agregados tóxicos intracelulares. Se considera ampliamente que estos agregados contribuyen a la disfunción y la degeneración neuronal. Estudios previos han demostrado que el tratamiento con citalopram (CIT), un inhibidor selectivo de la recaptación de serotonina (ISRS), puede mitigar la patogénesis relacionada con la SCA3 tanto en modelos de Caenorhabditis elegans como en modelos murinos [1]. El CIT se une al transportador de serotonina (SERT), inhibiendo la recaptación de serotonina (5-HT) desde la hendidura sináptica y potenciando así la señalización de la 5-HT a través de los receptores de serotonina (5-HTR) [1, 2]. El efecto terapéutico del CIT en la SCA3 depende de la actividad de los receptores de serotonina. Recientemente, se identificó en C. elegans el receptor LGC-50 como un canal catiónico pentamérico activado por la serotonina [3], funcionalmente análogo al receptor 5-HT3 humano (5-HT3R), que también es un canal iónico pentamérico activado por ligandos, compuesto por cinco subunidades que median la neurotransmisión excitatoria rápida tanto en el sistema nervioso central como en el periférico [4].

Objetivos: El presente estudio tenía como objetivo explorar el grado de homología entre la LGC-50 y el receptor 5-HT3R humano mediante análisis bioinformáticos detallados, así como evaluar el papel funcional de la LGC-50 en la patogénesis de la SCA3 utilizando modelos de C. elegans modificados genéticamente. En concreto, se buscó comparar las características estructurales de las subunidades de LGC-50 y del 5-HT3R humano, así como evaluar el impacto de la modulación de la expresión de LGC-50 sobre la agregación de la proteína ATXN3 mutante, la salud neuronal y la disfunción motora en modelos de gusanos con SCA3.

Métodos: Se llevaron a cabo análisis bioinformáticos para comparar las estructuras bidimensionales y tridimensionales de LGC-50 y de las subunidades del receptor 5-HT3R humano, utilizando HHpred, EMBL-EBI T-Coffee y PyMOL. Se emplearon herramientas genéticas, entre ellas CRISPR-Cas9 y estrategias de cría mendeliana, para generar modelos de C. elegans con SCA3 en los que se alteraba la expresión de LGC-50, incluyendo la deleción del receptor (LGC-50 del; AT3q130) y la expresión exclusiva de LGC-50 (solo LGC-50; AT3q130). La función motora se evaluó mediante ensayos de motilidad, y la agregación de la proteína ATXN3 mutante se cuantificó mediante microscopía confocal.

Resultados: El análisis de secuencias reveló una alta similitud y bajos valores E entre LGC-50 y todas las subunidades de los receptores 5-HT3A–E humanos, excepto la 5-HT3D. Los análisis estructurales tridimensionales demostraron una homología significativa, especialmente en el dominio de unión a la 5-HT de la subunidad 5-HT3A. La deleción de LGC-50 en C. elegans que expresaba la proteína ATXN3 mutante no alteró los fenotipos de la enfermedad. De forma inesperada, la expresión de LGC-50 por sí sola, en ausencia de otros receptores 5-HTR, fue suficiente para suprimir los déficits motores y la agregación neuronal asociados al gen ATXN3 mutante. Los animales de control sin receptores 5-HTR también mostraron una supresión parcial de la SCA3, un hallazgo que actualmente se está validando en otras cepas mutantes.

Conclusión: Estos resultados sugieren que LGC-50 es probablemente un homólogo en C. elegans del receptor 5-HT3A humano. Además, LGC-50/5-HT3R podría desempeñar un papel clave en la mitigación de la patogénesis de la SCA3, lo que respalda la importancia de la señalización serotoninérgica en el desarrollo y el posible tratamiento de la SCA3 o enfermedad de Machado-Joseph.

La correcta ejecución de los procesos celulares depende de las interacciones coordinadas entre las proteínas. Por consiguiente, los desequilibrios en la homeostasis proteica (proteostasis) subyacen a la patogénesis de numerosas enfermedades humanas, entre ellas el cáncer, la diabetes y las enfermedades neurodegenerativas. En muchas de estas afecciones, la alteración de la proteostasis da lugar a la agregación de proteínas específicas, lo que constituye el evento patogénico clave.

En los últimos años, nuestro grupo ha descubierto una nueva función protectora del glutatión reducido (GSH) en la levadura, en Caenorhabditis elegans y en modelos celulares de mamíferos de proteotoxicidad causada por proteínas propensas a la agregación. Hemos demostrado que el GSH modula la autofagia a múltiples niveles y que la reducción de la disponibilidad de GSH, ya sea por vía genética o farmacológica, altera gravemente la regulación redox de la degradación dependiente de la autofagia de los agregados proteicos, lo que, en última instancia, conduce a la muerte celular y del organismo [1,2]. Sin embargo, siguen sin conocerse el tipo de muerte celular ni los mecanismos moleculares que rigen el fenotipo letal asociado a la agregación proteica exacerbada tras la alteración de la homeostasis redox del GSH.

En este estudio, presentaremos pruebas de que los C. elegans que expresan proteínas propensas a la agregación en las células musculares mueren rápidamente al exponerse a compuestos que agotan el glutatión, e identificaremos la ferroptosis —una forma de muerte celular dependiente del hierro descubierta recientemente y causada por una peroxidación lipídica masiva de la membrana plasmática— como la causa última de la muerte. Nuestros hallazgos revelan que tanto la vía de la transsulfuración inversa como la vía de reducción de la cistina son necesarias para la supervivencia de los gusanos que expresan proteínas propensas a la agregación en las células musculares [3], y que la inhibición de la ferroptosis —pero no de la apoptosis ni de la necroptosis— restaura la viabilidad de los animales. Además, analizaremos los recientes análisis proteómicos y transcriptómicos, así como los supresores genéticos surgidos de un cribado genético, para esclarecer aún más los actores moleculares y las vías subyacentes a las respuestas diferenciales de los tejidos y órganos de C. elegans ante la agregación proteica y la ferroptosis.

Los reticulantes de actina y las miosinas determinan si una red de actomiosina es dinámica o estable, adaptándola a las necesidades mecánicas de la estructura contráctil que forma. Analizaré cómo la identidad de los reticulantes y las miosinas contribuye al ensamblaje y al funcionamiento de las redes de actina contráctiles en C. elegans, basándome en trabajos realizados en sistemas contráctiles como la espermateca y el cigoto en fase temprana. Concluiré presentando una Acción COST recientemente financiada, destinada a impulsar la investigación sobre nematodos mediante la tecnología y la colaboración en toda Europa, e invitaré a la comunidad a participar en ella.

Las progerias son síndromes raros que provocan un envejecimiento acelerado desde la primera infancia, con una esperanza de vida media cercana a los 15 años. La etiología radica en mutaciones en componentes de la envoltura nuclear, como la lamina (síndrome de progeria de Hutchinson-Gilford) y el BAF (síndrome de progeria de Néstor-Guillermo). Los pacientes padecen problemas típicos relacionados con el envejecimiento, como osteoporosis, aterosclerosis, lipodistrofia, sarcopenia, pérdida de cabello, etc. Paradójicamente, cabe destacar que no desarrollan neurodegeneración, un rasgo clásico del envejecimiento.

Utilizando un modelo de C. elegans del síndrome de progeria de Néstor-Guillermo (baf-1(G12T)), hemos observado una resistencia significativa frente a enfermedades neurológicas asociadas a secuencias de poliquinacinas (polyQ), como la enfermedad de Huntington y la ataxia de Joseph-Machado. La frecuencia de los agregados proteicos se reduce específicamente en las neuronas de los mutantes baf-1(G12T), lo que va acompañado de una mejora en la motilidad y la respuesta táctil. Otras neurodegeneraciones, como el Alzheimer, el Parkinson y la ELA, también se desencadenan por la agregación de proteínas anómalas, que interfieren en la correcta fisiología de la célula. Concretamente, numerosos estudios sugieren que el principal proceso intracelular afectado es el tráfico endolisosomal, fundamental en las neuronas. Curiosamente, nuestro trabajo indica que el síndrome de progeria de Néstor-Guillermo también afecta al tráfico endolisosomal tanto en C. elegans como en líneas celulares de pacientes humanos. El análisis de la accesibilidad de la cromatina en las neuronas revela que la mutación responsable de la progeria induce la activación de genes implicados en la proteostasis. Postulamos que los trastornos de envejecimiento acelerado contrarrestan la neurodegeneración a través del tráfico endolisosomal.

Los reguladores del ciclo celular se han considerado durante mucho tiempo elementos pasivos que regulan el destino celular durante el desarrollo. Su función principal es controlar la sincronización de las fases del ciclo celular. Esto es especialmente cierto en el caso de la transición de la mitosis a la fase G1, que resulta fundamental para la diferenciación. Sin embargo, aún no está del todo claro si los reguladores del ciclo celular influyen directamente en las decisiones relacionadas con el desarrollo más allá de sus funciones canónicas. Esta comunicación muestra cómo el complejo promotor de la anafase/ciclosoma (APC/C) —una ligasa de ubiquitina E3 implicada en la regulación del ciclo celular—, junto con su coactivador FZR-1, puede inducir la adquisición de características terminales en los linajes celulares de diferentes tejidos.

La proteína APC/CFZR-1 es necesaria para la diferenciación de las células de la punta distal (DTC) hermafroditas. Las DTC hermafroditas surgen en la fase postembrionaria tras dos divisiones consecutivas, reguladas por Wnt, de las células precursoras Z1/Z4 en el primordio gonadal somático en la etapa L1. En este contexto, la actividad de APC/CFZR-1 determina si los descendientes de las células Z1.a/Z4.p adoptan el destino de las DTC o el destino alternativo de precursoras de la vaina y la espermateca (SS). APC/CFZR-1 promueve el destino de las DTC mediante la regulación a la baja, mediada por el proteasoma, de EFL-3, un regulador transcripcional que modula los factores de transcripción bHLH LIN-32 y HLH-12, ambos necesarios para la especificación de las DTC.

La lógica reguladora identificada en la gónada somática parece conservarse en otros contextos del desarrollo. Se examinaron otras decisiones postembrionarias reguladas por Wnt, incluidas las del linaje postdeirid que da lugar a las neuronas PDE y PVD. En consonancia con hallazgos previos, la pérdida de la función de FZR-1 compromete el establecimiento de los destinos de las neuronas PDE y PVD, lo que da lugar a graves defectos de motilidad. Además, lin-32 y efl-3 parecen interactuar con FZR-1 para promover la neurogénesis de una manera similar a la descrita inicialmente en la gónada somática.

Ampliando estos hallazgos, presentaremos análisis de motilidad de alto rendimiento realizados en gusanos con deficiencia de fzr-1, lo que respalda un papel más amplio de APC/CFZR-1 como regulador de la diferenciación terminal en diversos linajes de C. elegans.

Los virus, las entidades biológicas más abundantes de la Tierra, infectan a todos los organismos vivos conocidos. Si un virus produce ARN de doble cadena durante su ciclo de vida, a menudo será reconocido por la vía de la interferencia del ARN (ARNi) y las proteínas Argonaute (AGO), lo que provocará su degradación. El virus de Orsay (OrV), un virus de ARN de sentido positivo, se replica en las células intestinales de C. elegans. El OrV es reconocido y degradado por el mecanismo de ARNi y, aunque tenemos una comprensión general de los agentes implicados en la respuesta antiviral del ARNi, aún nos faltan detalles sobre los mecanismos de este proceso. En concreto, todavía no comprendemos cómo se organiza el complejo de silenciamiento del ARNi dentro de las células ni cuál es su dinamismo a lo largo de la infección. Mediante una combinación de imágenes de células vivas y FISH, describimos un patrón de localización dinámico, en el que las proteínas AGO primarias y secundarias se localizan únicamente en las células circundantes durante la fase de máxima replicación, y en las células infectadas en momentos posteriores, lo que sugiere un mecanismo de represión transitorio inducido por el virus. Esto vino acompañado de una ausencia de pequeños ARN interferentes virales (vsiRNA) unidos a AGO en las primeras etapas, mientras que los vsiRNA se unían en momentos posteriores. La evolución de la carga viral en diferentes mutantes de AGO indica que estas proteínas no intervienen en la degradación viral en las primeras etapas, sino que determinan el resultado de la infección. Además, describimos complejos somáticos de AGO distintos tras la infección y diferentes localizaciones subcelulares en distintas etapas de la infección. El mapeo de interacciones por proximidad nos permitió caracterizar los diferentes complejos formados, distinguiendo entre interactores comunes y únicos de las proteínas AGO, lo que puso de relieve las diversas funciones de las proteínas AGO e identificó interactores inesperados tras la infección. En conjunto, estos resultados mejoran nuestra comprensión de los complejos de silenciamiento por ARNi inducidos tras la infección viral, aportan información sobre los mecanismos de comunicación intercelular antiviral y ponen de relieve la naturaleza compleja y dinámica de las interacciones entre los virus y la vía del ARNi. 

La enfermedad de Huntington (EH) es un trastorno neurodegenerativo poco frecuente causado por la agregación de la huntingtina mutante expandida (mHTT). Dado que actualmente no se dispone de tratamientos modificadores de la enfermedad, los síntomas incluyen deterioro motor y cognitivo, así como alteraciones psiquiátricas. Sin embargo, más allá de la proteotoxicidad clásica, la disfunción metabólica sistémica se reconoce cada vez más como un rasgo característico de la EH. De hecho, se ha demostrado una marcada desregulación lipídica en diversos modelos de EH y en datos clínicos de pacientes (datos no publicados, de nuestro grupo). Para abordar esta alteración metabólica, nos propusimos modular simultáneamente las vías convergentes de la energía y los lípidos combinando el agonista del PPARγ rosiglitazona (RZ) con el activador de la AMPK salicilato (SAL). Esta estrategia sirve como prueba de concepto de que la reprogramación paralela del eje lípidos-energía puede restablecer el equilibrio metabólico, mejorar directamente la salud celular e inducir neuroprotección.

Utilizando modelos de Caenorhabditis elegans (C. elegans) que expresan las proteínas 40Q::YFP (pan-neuronal) o mHTT128Q::CFP (propensas a la agregación), evaluamos el impacto del tratamiento combinado paralelo con RZ/SAL sobre los resultados funcionales y la proteotoxicidad. Al centrar el análisis en una perspectiva puramente metabólica, observamos que la activación simultánea de las vías metabólicas restauraba significativamente la función motora, mejoraba las respuestas mecanosensoriales y mitigaba el estrés proteotóxico. Cabe destacar que el análisis de independencia de Bliss confirmó la existencia de verdaderos efectos sinérgicos, concretamente en la reducción del número de agregados proteicos neuronales (2,43 veces por encima de lo esperado por la suma de los efectos), así como en la recuperación de la función motora (3,27 veces). Como beneficio adicional de esta alineación metabólica, estos efectos protectores se lograron utilizando concentraciones por debajo del umbral de eficacia (50 µM de RZ y 5 µM de SAL), eludiendo por completo la necesidad de una monoterapia en dosis elevadas. Los estudios genéticos de pérdida de función demostraron que esta protección requiere tanto la activación de la AMPK (aak-2) como la del homólogo funcional del PPARγ, NHR-49 (nhr-49), siendo suficiente la reexpresión intestinal de NHR-49 para restablecer la eficacia.

Para validar los resultados a nivel subcelular, analizamos la bioenergética mitocondrial, la β-oxidación y la remodelación lipídica. La lipidómica cuantitativa demostró que, si bien la expresión de poli-Q en todas las neuronas induce una disminución sistémica de los lípidos, el tratamiento conjunto paralelo con RZ/SAL reestructura de forma coordinada el estado metabólico. Esto desvía el flujo lipídico hacia la estabilización de la membrana celular y la síntesis adaptativa de triglicéridos neutros de cadena ultralarga con función protectora, lo que, desde el punto de vista mecánico, se traduce en la restauración de la morfología y la biomasa de la red mitocondrial. Por último, esta reducción sinérgica de la proteotoxicidad se mantuvo en células HEK293 de mamíferos que expresaban el fragmento mutante de la huntingtina de la caspasa 6 (mHTT121Q), lo que confirma la existencia de un mecanismo de acción común a todas las especies.

En general, nuestros resultados sugieren claramente que el eje lípido-energético es un regulador fundamental de la proteostasis celular sobre el que se puede actuar. Al demostrar que la activación paralela del receptor hormonal nuclear NHR-49, similar al PPARγ, y de las vías de la AMPK restaura la salud mitocondrial y reduce la agregación, mostramos que la remodelación activa de perfiles lipídicos específicos es un determinante principal de la resiliencia proteotóxica. Este trabajo pone de relieve un marco terapéutico distinto para la EH, que va más allá de la eliminación directa de los agregados hacia un enfoque centrado en la reprogramación metabólica para preservar la salud mitocondrial y celular.

El tacto es esencial para la supervivencia, ya que permite a los organismos detectar y responder a los estímulos ambientales y generar respuestas conductuales adecuadas. Más allá de las respuestas reflejas, la mecanosensación también contribuye a estados conductuales complejos; sin embargo, los mecanismos celulares y moleculares que determinan la sensibilidad táctil aún no se han definido por completo. Si bien se sabe que las neuronas mecanosensoriales median la detección de estímulos, estas funcionan dentro de un microentorno moldeado por la glía; no obstante, la contribución de la glía al procesamiento mecanosensorial sigue sin conocerse bien. En este trabajo, identificamos una función hasta ahora desconocida de la serotonina de origen glial en la regulación de la sensibilidad táctil en Caenorhabditis elegans. Mediante una combinación de Ca²⁺ y de serotonina in vivo, microscopía de fluorescencia y ensayos conductuales, demostramos que las células gliales de la vaina de Amphid (AMsh) liberan serotonina a través de vesículas de núcleo denso. Esta liberación está coordinada espacial y temporalmente con la activación sensorial, lo que respalda un papel directo de las células gliales en la modulación de la actividad neuronal. Desde el punto de vista mecánico, la serotonina glial activa el receptor neuronal SER-5 para permitir respuestas robustas de las neuronas de la vaina de Amphid (ASH). Paralelamente, la serotonina se une al receptor glial MOD-1, estableciendo un bucle de retroalimentación que ajusta con precisión la percepción táctil. Esta doble acción sobre los receptores neuronales y gliales respalda un modelo en el que las células gliales tanto inician como autorregulan la señalización serotoninérgica. Más allá del tacto, hemos descubierto que la señalización de la serotonina también modula otros comportamientos aversivos mediados por las ASH, incluidas las respuestas a la alta osmolaridad y al repelente octanol, lo que indica que la serotonina glial influye ampliamente en los circuitos sensoriales polimodales. Además, definimos un mecanismo dependiente de la concentración a través del cual la serotonina ajusta la capacidad de respuesta sensorial. Concretamente, distintos niveles de serotonina activan de forma diferenciada el cAMP y el Ca²⁺, lo que sugiere que la concentración del neuromodulador proporciona un medio gradual para controlar la salida del circuito, en lugar de una simple señal de «encendido/apagado». Este mecanismo ofrece un marco para comprender cómo la glía ajusta dinámicamente la ganancia sensorial en condiciones ambientales variables. Junto con las pruebas previas sobre la liberación de GABA por parte de la glía, estos hallazgos respaldan un modelo en el que la glía regula activamente tanto la función mecanosensorial como la quimiosensorial al proporcionar señales excitatorias e inhibitorias complementarias. En este contexto, las células gliales se revelan como componentes integrales de los circuitos sensoriales que determinan la amplitud y la fidelidad de las respuestas conductuales. En términos más generales, estos resultados plantean la posibilidad de que la modulación de los niveles extracelulares de serotonina, por ejemplo mediante inhibidores selectivos de la recaptación de serotonina (ISRS), pueda influir en la dinámica de la señalización entre las células gliales y las neuronas y, por lo tanto, alterar el procesamiento sensorial.

Una función bien caracterizada de los ARN no codificantes (sARN) expresados en las células germinales de los animales es el silenciamiento de los elementos transponibles mediante la interferencia de ARN. En este paradigma regulador, las moléculas de sRNA incorporadas a las proteínas Argonaute actúan como guías, dirigiéndose a los ARN de los transposones mediante complementariedad antisentido y reprimiendo su expresión tanto a nivel postranscripcional como transcripcional, preservando así la integridad del genoma y la fertilidad. Sin embargo, la gran mayoría de los sRNA expresados en la línea germinal no se dirigen a los transposones, lo que sugiere que desempeñan funciones más amplias en la regulación génica endógena.

Al estudiar las vías de los ARN pequeños (sRNA) durante el desarrollo de la línea germinal de C. elegans, hemos descubierto que los ARN pequeños que interactúan con PIWI (piARN) y los ARN 26G, dos clases distintas de sRNA expresados en la línea germinal, reprimen directamente la transcripción de cientos de genes específicos de la espermatogénesis. Estas dos vías presentan especificidades de diana distintas, ya que cada una regula un conjunto de transcritos que, en gran medida, no se solapan, y juntas reprimen casi la totalidad del programa de expresión génica específico de los espermatozoides. A nivel celular, esta actividad reguladora controla la sincronización de la diferenciación espermatogénica y es necesaria para el correcto funcionamiento de los espermatozoides. Los ensayos genéticos revelan esterilidad sintética en mutantes con deficiencia en ambas vías. Este fenotipo se debe a la producción de espermatozoides no funcionales, lo que confirma la función cooperativa de los piARN y los ARN 26G durante la espermatogénesis.

En general, estos hallazgos revelan que la represión transcripcional de los genes espermatogénicos es una función común de vías de sRNA de la línea germinal, distintas desde el punto de vista mecánico, que, en conjunto, regulan los programas de expresión génica endógena esenciales para la fertilidad.

Las temperaturas moderadamente frías prolongan la esperanza de vida y favorecen la salud en diversas especies; sin embargo, los mecanismos moleculares que subyacen a estos beneficios siguen sin estar claros. En este estudio, definimos un sistema de señalización multitejidual regulado por metabolitos que relaciona las temperaturas frías con una mayor longevidad y proteostasis en Caenorhabditis elegans. Hemos descubierto que el frío moderado regula al alza la enzima GCH1/CAT-4, encargada de la síntesis de biopterina, lo que da lugar a una mayor producción del metabolito dihidrobiopterina (BH2) en las células musculares. Posteriormente, la BH2 se transporta a tejidos distales, como el intestino y las neuronas, donde se convierte en su forma bioactiva, la BH4. Este cofactor enzimático activa la fenilalanina hidroxilasa PAH-1, lo que aumenta la síntesis de tirosina y, por lo tanto, prolonga la vida. Además, los niveles elevados de BH2 evitan la agregación de proteínas relacionada con enfermedades y la consiguiente disfunción neuronal durante el envejecimiento. Cabe destacar que el aumento de la síntesis de BH2 en las células musculares es suficiente para promover la longevidad y suprimir la agregación patológica de proteínas en los tejidos distales, incluso a temperaturas normales o elevadas. En las células humanas, la suplementación con BH2 y tirosina previene la agregación de proteínas con expansiones de poliquinonas asociadas a la enfermedad de Huntington, así como de variantes mutantes de TDP-43 y FUS causantes de la ELA. En conjunto, estos hallazgos identifican a la BH2 como un metabolito central inducido por el frío cuya síntesis, transporte y utilización preservan la proteostasis en todo el organismo y prolongan la esperanza de vida.

La variación conductual es fundamental para la supervivencia y la reproducción de los organismos, ya que media interacciones ecológicas clave como la búsqueda de alimento, la elección de pareja y la evitación de depredadores y patógenos. A pesar de su importancia, los mecanismos que subyacen a la variación conductual siguen sin conocerse bien. En concreto, el comportamiento de evitación de patógenos representa un rasgo adaptativo crucial, aunque poco estudiado, y los estudios existentes se limitan en gran medida a sistemas adaptados al laboratorio y a patógenos sin relevancia ecológica. En consecuencia, la arquitectura genética natural del comportamiento de evitación sigue siendo en gran parte desconocida.

En este estudio, hemos analizado la variación natural en los comportamientos de evitación a nivel de toda la especie para comprobar si existen «puntos calientes» genéticos para la evitación conductual y si dicha variación es específica de cada patógeno. Para ello, hemos utilizado aislados naturales de todo el mundo del nematodo Caenorhabditis elegans y un panel seleccionado de bacterias asociadas de forma natural, combinando enfoques conductuales cuantitativos con un marco de genética cuantitativa. Cuantificamos los comportamientos de evitación previos al contacto (quimiotaxis) y posteriores al contacto (abandono del lecho), que reflejan procesos sensoriales y conductuales distintos, en 94 ejemplares silvestres de C. elegans para seis bacterias: cuatro bacterias patógenas asociadas ecológicamente, la bacteria patógena Serratia marcescens (Db11) y la cepa beneficiosa de referencia Escherichia coli OP50. Observamos un comportamiento de evitación natural más amplio tras el contacto que antes de este y, sorprendentemente, los comportamientos de evitación no se correlacionan inversamente con la virulencia bacteriana. A continuación, realizamos un análisis de correlación genética para evaluar en qué medida la variación genética contribuye a la covariación de distintos rasgos conductuales. Observamos una ausencia de correlación genética entre la evitación previa y posterior al contacto para una bacteria determinada, así como para la evitación previa al contacto entre diferentes cepas bacterianas, lo que sugiere una base genética independiente para estos rasgos. Por el contrario, nuestro análisis revela una arquitectura genética compartida para la evitación posterior al contacto entre las cepas bacterianas, al mostrar múltiples correlaciones genéticas positivas significativas. Por último, realizamos estudios de asociación de todo el genoma (GWAS) para identificar variantes que se segregan de forma natural. Sorprendentemente, cartografiamos varios loci de rasgos cuantitativos ( QTL) en todo el genoma que eran independientes para la evitación poscontacta entre cepas bacterianas, y que se solapaban parcialmente para la evitación precontacta entre cepas bacterianas y para los comportamientos de evitación pre y poscontacta. Curiosamente, todos estos QTL albergan variaciones en genes con una función quimiorreceptora putativa, lo que los convierte en candidatos potenciales para futuros análisis.

En conjunto, nuestros resultados aportan nuevos conocimientos sobre la compleja arquitectura genética natural de los comportamientos de evitación de las bacterias frente a los microorganismos ecológicamente asociados en C. elegans. Analizaremos si estas arquitecturas genéticas de los comportamientos de evitación están mediadas por el ligamiento, la pleiotropía, la selección y/o la aportación mutacional.

Los factores de transcripción (FT) son los principales reguladores de la expresión génica. Una característica universal de los FT es su pleiotropía: suelen expresarse en varios tipos celulares y tejidos, y sus acciones específicas vienen determinadas por el contexto, principalmente por la acción combinada con otros FT y por los perfiles específicos de la cromatina de cada tipo o estado celular. El sistema nervioso de Caenorhabditis elegans está compuesto por 118 tipos de neuronas, que se especifican mediante combinaciones de TF denominadas «colectivos de selectores terminales» (TS). Aunque se ha identificado al menos un TS para casi todos los tipos de neuronas, desconocemos los perfiles de unión específicos de cada tipo celular para dichos TF. Además, algunos factores de transcripción se utilizan de forma recurrente como TS para un amplio número de tipos de neuronas diferentes, y actualmente se comprende bien cómo llevan a cabo sus distintas acciones. Debido a sus acciones pleiotrópicas, los enfoques convencionales, como la inmunoprecipitación de cromatina de gusano completo seguida de secuenciación (ChIP-seq), no logran proporcionar información específica por tipo de célula.

Nuestro objetivo es superar estas dificultades mediante el uso de una combinación de herramientas genéticas para obtener cepas de C. elegans en las que un factor de transcripción (TF) determinado se marque de forma endógena y específica en un tipo de neurona concreto y, a continuación, se determine su perfil de unión a la cromatina mediante CUT&RUN. Estamos utilizando CRISPR para introducir un casete que marca la expresión endógena global de los TF con fluorescencia RFP y, al combinarlo con una cepa que expresa una recombinasa flipasa de forma específica para un tipo de neurona, los TF endógenos pasan a marcarse como TF::eGFP::3xFLAG únicamente en ese tipo de neurona específico. Ya hemos marcado y recombinado con éxito diferentes TF con este casete. Las cepas recombinadas se utilizarán posteriormente para perfilar la unión de los TF mediante nanocuerpos anti-GFP y CUT&RUN. Actualmente estamos estableciendo esta metodología para perfilar diferentes TF que actúan como TS de tipos específicos de neuronas y obtener información sobre su modo de acción.

Un desarrollo sólido requiere una coordinación temporal precisa de los procesos biológicos paralelos; sin embargo, aún se conoce poco cómo los organismos multicelulares detectan y corrigen los desajustes temporales entre los eventos del desarrollo. Durante el desarrollo postembrionario de Caenorhabditis elegans, las mudas larvarias y las divisiones celulares específicas de cada etapa se producen en paralelo y se ven influidas por señales ambientales, como la disponibilidad de nutrientes. Aunque estos procesos suelen parecer estrechamente sincronizados, los mecanismos temporales que los rigen son distintos, lo que plantea la cuestión de cómo se mantiene la coherencia temporal.

Hemos identificado una pausa hasta ahora desconocida y muy variable al inicio de las fases larvarias, revelada mediante luminometría continua en un solo animal. Este retraso, al que denominamos L2lag, se produce inmediatamente después de la ecdisis y antes del inicio de la siguiente fase intermuda, y se ve notablemente acentuado cuando se reduce la señalización de la insulina en los mutantes daf-2. Es importante destacar que L2lag no es una consecuencia trivial de un desarrollo lento: su duración no guarda prácticamente ninguna correlación con la de otras fases larvarias y persiste incluso cuando se suprimen genéticamente los retrasos canónicos en el desarrollo dependientes de la insulina.

Mediante la combinación de imágenes de microscopía time-lapse de alta resolución que muestran la muda y las divisiones de las células de la costura en el mismo animal, demostramos que el L2lag se debe a una desincronización entre el momento de las divisiones celulares y la ecdisis. La reducción de la señalización de la insulina retrasa las divisiones de las células de costura en mayor medida que la ecdisis, lo que provoca un desajuste. Las larvas que entran en la fase L2lag presentan divisiones incompletas de las células de costura, y al adelantar o retrasar experimentalmente las divisiones con respecto a la ecdisis, se acorta o se prolonga, respectivamente, el retraso. Estos hallazgos demuestran que la fase L2lag refleja un retraso compensatorio desencadenado por eventos celulares específicos de la etapa que no se han completado.

En conjunto, nuestros resultados sugieren la existencia de un mecanismo similar a un punto de control en los límites de las fases larvarias que impide la propagación de errores de sincronización a lo largo del desarrollo, al retrasar el inicio de la siguiente fase hasta que se hayan completado los eventos clave. Este trabajo revela cómo la sincronización del desarrollo se mantiene estable a pesar de la variabilidad y las perturbaciones, y sitúa las transiciones larvarias de C. elegans como un potente sistema para analizar los principios de la coordinación temporal en el desarrollo.

El complejo conservado de prohibitina mitocondrial (PHB) es fundamental para mantener la homeostasis mitocondrial. Sin embargo, su agotamiento produce un efecto contrario sobre la esperanza de vida, acortándola en C. elegans de tipo salvaje, mientras que la prolonga en los mutantes daf-2 del receptor de insulina/IGF-1. Este resultado diferencial se asocia a una respuesta mitocondrial a las proteínas mal plegadas (^UPRmt) atenuada en los mutantes de larga vida. Con el fin de identificar los reguladores que subyacen a esta respuesta al estrés dependiente del contexto y a la modulación de la esperanza de vida, hemos llevado a cabo el primer cribado de doble ARNi a escala genómica en C. elegans. Identificamos la peptidasa específica de ubiquitina USP-48 como un nuevo modulador de la^UPRmt, que resulta especialmente necesaria para la longevidad en condiciones de señalización reducida de la insulina. El análisis del transcriptoma revela que los mutantes daf-2 y usp-48 comparten un gran número de genes expresados de forma diferencial, lo que sugiere un solapamiento funcional. La USP-48 regula la estructura y la función mitocondrial e interactúa con el factor de transcripción DVE-1 para regular la^UPRmtde forma en gran medida independiente de ATFS-1. Desde el punto de vista mecánico, nuestros datos sugieren que la USP-48 actúa a través de la desubiquitinación de la histona H2B para influir en la expresión génica en respuesta al estrés. Nuestros hallazgos demuestran la utilidad de los cribados genéticos de doble ARNi para identificar genes esenciales y destacan la ubiquitinación como un nuevo determinante epigenético de la longevidad mediada por el metabolismo.

Caenorhabditis elegans (C. elegans) es un valioso modelo preclínico para evaluar los beneficios para la salud de los probióticos (cepas vivas) y los postbióticos (cepas inactivadas por calor), debido a su similitud genómica con los mamíferos y a la facilidad de su cultivo. ADM® utiliza este modelo en su investigación para respaldar la incorporación de postbióticos funcionales en aplicaciones alimentarias tanto para humanos como para animales. La estabilidad y seguridad inherentes a los postbióticos pueden ayudar a mantener la calidad y la vida útil del producto, al tiempo que se conservan el sabor y la textura.

El objetivo de este estudio era validar la funcionalidad y la estabilidad de cepas microbianas inactivadas por calor en formulaciones finales de alimentos y piensos utilizando el modelo C. elegans. Se evaluaron dos cepas inactivadas por calor de ADM® recientemente comercializadas: PRIOME® Joint Health (Lacticaseibacillus rhamnosus), desarrollada para favorecer la salud articular canina, y Lactobacillus gasseri CP2305, de la que se ha demostrado que mejora el bienestar mental y la calidad del sueño en los seres humanos.

Para llevar a cabo este estudio, ambas cepas inactivadas por calor se expusieron a condiciones relevantes para la industria, específicas de sus aplicaciones alimentarias previstas, entre las que se incluyen altas temperaturas, alta presión, variaciones de pH, niveles de Brix y conservantes alimentarios. Tras estos tratamientos, las muestras se almacenaron a temperatura ambiente durante 12 meses (la vida útil prevista de los productos). Además, se incorporaron postbióticos a sus respectivas matrices alimentarias —como croquetas secas extruidas como alimento para mascotas en el caso de PRIOME® Joint Health inactivado por calor, y en gominolas, chocolate y barritas de cereales como productos alimenticios en el caso de L. gasseri CP2305 inactivado por calor— y se sometieron a ensayo. A continuación, las matrices alimentarias que contenían postbióticos se sometieron a las condiciones de procesamiento industrial pertinentes y, posteriormente, se almacenaron a temperatura ambiente durante 4 meses (pienso seco) o 12 meses (gominolas, barritas de chocolate y de cereales). Se alimentó a C. elegans con las muestras correspondientes que contenían postbióticos para evaluar su funcionalidad respectiva; se evaluó la capacidad de PRIOME® Joint Health para reducir la acumulación de grasa en el nematodo, ya que la obesidad es un factor bien establecido que contribuye a la degeneración de las estructuras articulares. Se evaluó el efecto antioxidante de la L. gasseri CP2305 inactivada por calor midiendo la supervivencia de los gusanos tras la inducción de estrés oxidativo agudo (con peróxido de hidrógeno), ya que se sabe que la atenuación del estrés oxidativo ejerce efectos beneficiosos sobre la calidad del sueño.

Los resultados indican que la funcionalidad de las cepas inactivadas por calor se conservó tras la exposición a las diferentes condiciones industriales en el momento 0 y se mantuvo estable durante un máximo de 12 meses de almacenamiento, en comparación con las cepas inactivadas por calor correspondientes que no se sometieron a condiciones de procesamiento industrial (sin diferencias significativas entre las condiciones). Además, estas propiedades funcionales se conservaron al incorporarlas a las aplicaciones alimentarias finales específicas en el momento 0, manteniéndose la funcionalidad estable tras 4 meses en el caso de la cepa PRIOME® Joint Health inactivada por calor y tras 12 meses en el caso de la cepa L. gasseri CP2305 inactivada por calor (sin diferencias significativas en comparación con las cepas inactivadas por calor no incluidas en la matriz alimentaria).

En conclusión, C. elegans es un modelo adecuado para evaluar la funcionalidad y la estabilidad de las aplicaciones alimentarias que contienen cepas inactivadas por calor. Además, este estudio ha demostrado que ambas cepas inactivadas por calor conservaban las propiedades funcionales evaluadas, lo que respalda su potencial para su incorporación en una variedad de aplicaciones alimentarias finales.

Los microARN, junto con sus proteínas asociadas Argonaute, ejercen una regulación postranscripcional de la expresión génica mediante el emparejamiento complementario de bases entre el microARN y los ARNm. Los genes que codifican microARN actúan como reguladores negativos de cientos de otros genes, principalmente inhibiendo la traducción y/o la estabilidad de los ARNm diana. Los microARN desempeñan funciones reguladoras extraordinariamente versátiles dentro de las redes de regulación genética (GRN); por ejemplo, coordinan módulos funcionales multigénicos, atenúan el ruido de la expresión génica y/o activan cambios en el desarrollo. El análisis genético de organismos modelo revela que la función de los microARN puede ser condicional, es decir, que un gen de microARN es necesario en determinadas condiciones ambientales o fisiológicas, pero relativamente prescindible en otras. No es infrecuente que los mutantes con pérdida de función de microARN muestren defectos desarrollativos o fisiológicos emergentes cuando se ven sometidos a estrés y desafíos biológicos que se encuentran dentro del rango normal de experiencias del animal. Entre estos se incluyen las fluctuaciones de temperatura dentro del rango de tolerancia térmica del animal, la exposición a patógenos o toxinas endémicas del entorno normal del animal, o la regeneración rutinaria de tejidos tras una lesión. La observación de que los genes de microARN presentan fenotipos condicionales dependientes del estrés se interpreta como una indicación del papel destacado que desempeñan los microARN a la hora de permitir que los procesos de desarrollo y homeostasis superen las contingencias de la vida cotidiana.

El cerebro procesa la información de una manera muy plástica, de modo que los animales nunca responden dos veces de la misma forma ante un estímulo idéntico. Esta es la base del aprendizaje y la toma de decisiones, y lo que permite a los animales responder a su entorno de acuerdo con sus necesidades en constante cambio. En el laboratorio de Barrios investigamos los mecanismos que dotan al cerebro de esta flexibilidad funcional. Presentaré nuestro trabajo sobre cómo las experiencias previas , el estado interno y el sexo biológico determinan el funcionamiento de los circuitos neuronales y el comportamiento para satisfacer las necesidades de los animales. Utilizamos una combinación de genética, biología molecular, registros neuronales y análisis del comportamiento.

La transferencia horizontal de elementos transponibles (HTT) se reconoce cada vez más como una fuerza importante que determina la evolución del genoma animal; sin embargo, los factores ecológicos y moleculares que favorecen estos fenómenos siguen sin conocerse bien. Nuestro descubrimiento anterior de que los transposones Maverick pueden capturar genes del huésped y transferirlos entre especies de nematodos lejanamente emparentadas aportó pruebas de que los elementos transponibles de tipo viral pueden actuar como vectores de transferencia génica horizontal en los animales. Partiendo de este hallazgo, nos propusimos determinar el grado de extendimiento de la HTT reciente entre los nematodos e identificar los factores evolutivos, ecológicos y moleculares asociados a estas transferencias.

Hemos llevado a cabo un análisis a gran escala de las transferencias horizontales recientes (HTT) en 198 especies de nematodos de las que se disponía de secuencias del genoma completo. Mediante un enfoque genómico comparativo conservador centrado en los elementos transponibles codificadores de proteínas, hemos identificado 1.389 eventos de HTT de alta fiabilidad que afectan a 134 especies, lo que demuestra que la transferencia horizontal reciente está muy extendida en el filo Nematoda. La HTT se vio fuertemente influenciada por la distancia filogenética, ya que las especies más cercanas entre sí presentaban tasas de transferencia más elevadas. La similitud ecológica también desempeñó un papel importante: la mayoría de las transferencias se produjeron entre especies que compartían el mismo modo de vida, ya fuera de vida libre o parasitaria, mientras que las transferencias entre especies con modos de vida o tipos de huésped diferentes fueron poco frecuentes.

Cabe destacar que aproximadamente el 60 % de todos los eventos de HTT estuvieron relacionados con tan solo tres familias de elementos transponibles: DNA-Maverick, LTR-Pao y LTR-Gypsy. Estas familias codifican proteínas de tipo viral, entre las que se incluyen proteínas similares a la cápside y a la fusogena o proteínas de envoltura, lo que sugiere que su capacidad para formar partículas de tipo viral podría facilitar la transmisión entre especies. En conjunto, nuestros hallazgos consolidan a los nematodos como un potente sistema para investigar los mecanismos y las consecuencias evolutivas de la HTT en los animales, y respaldan el papel destacado que desempeñan los elementos transponibles con propiedades virales a la hora de mediar el flujo génico más allá de las fronteras entre especies.

Las variantes genéticas en los genes implicados en enfermedades raras no se han estudiado lo suficiente, ya que su baja prevalencia hace que el apoyo por parte de las agencias de financiación y la industria farmacéutica sea insuficiente. La enfermedad de Menkes (EM) es una enfermedad multisistémica rara causada por mutaciones en el gen ATP7A que provocan la incapacidad de distribuir por todo el organismo el cobre absorbido en el intestino. Este trastorno genético ligado al cromosoma X tiene una incidencia de aproximadamente 1 de cada 300 000 nacimientos de varones, con una esperanza de vida inferior a 3 años. Otras mutaciones en el gen ATP7A también pueden causar enfermedades más leves, como la enfermedad de Menkes atípica (AMD), el síndrome de Horn-Occipital (OHS), la atrofia muscular espinal de tipo o la atrofia muscular espinal distal ligada al cromosoma X de tipo 3 (SMAX3). Curiosamente, las mutaciones enel gen ATP7B, un parálogo del ATP7A con el que comparte aproximadamente un 65 % de identidad de secuencia, pueden causar la enfermedad de Wilson (WD), otra enfermedad rara relacionada con el cobre debida a la acumulación y toxicidad de este metal, que afecta principalmente al hígado y al cerebro.

En Caenorhabditis elegans, el gen cua-1 es el ortólogo ancestral común de las ATPasas de tipo P transportadoras de cobre ATP7A y ATP7B humanas, con una similitud del 45 % en la secuencia proteica. Cabe destacar que muchos de los aminoácidos clave implicados en las enfermedades se conservan en C. elegans. Mediante la edición genómica con CRISPR-Cas, hemos reproducido varias mutaciones de cambio de aminoácido de ATP7A y ATP7B en cua-1, lo que nos ha permitido modelar al menos cinco enfermedades distintas utilizando un único gen. Las mutaciones en cua-1 producen un espectro de fenotipos, que van desde la letalidad larvaria grave hasta la reducción del tamaño de la camada. Curiosamente, la penetrancia de estos fenotipos puede modularse regulando la biodisponibilidad del cobre. Además, demostramos que el Elesclomol, un fármaco en fase de ensayo clínico para tratar la enfermedad de Menkes, revierte parcialmente los fenotipos más graves en nuestros modelos. En conjunto, estamos implantando C. elegans como un modelo rápido y preciso para estudios funcionales de las variantes de ATP7A y ATP7B, con el fin de aprovecharlo en el diagnóstico clínico y en la selección de fármacos para diferentes enfermedades raras relacionadas con el cobre.

El gen fog-2 (Feminization Of Germline) interviene en el desarrollo reproductivo de Caenorhabditis elegans como regulador clave de la producción de espermatozoides en la línea germinal de los hermafroditas L4. Los mutantes con pérdida de función de fog-2 presentan un fenotipo gonocórico, en el que los animales XX (hembras) producen únicamente ovocitos y los animales XO (machos) producen únicamente espermatozoides. Curiosamente, se ha demostrado que FOG-2 desempeña un papel en la inmunidad, ya que los mutantes de fog-2 son más resistentes a las infecciones bacterianas. El virus Orsay (OrV), un patógeno viral natural de C. elegans, es un virus de ARN monocatenario de sentido positivo perteneciente a la familia Nodaviridae . Infecta a C. elegans por vía orofecal, y la replicación viral tiene lugar en las células epiteliales intestinales, limitándose normalmente a una sola célula por animal. Para comprobar si el papel observado de FOG-2 en la inmunidad se extiende a otras vías inmunitarias, analizamos su función en la infección por el OrV. Cuantificamos la carga viral de los animales mutantes y demostramos que FOG-2 es necesario para desencadenar una respuesta antiviral eficaz y, en última instancia, eliminar la infección. Este mecanismo era independiente del sexo, específico de la vía de la espermatogénesis de la línea germinal y no constituía una característica general del gonocorismo en C. elegans. Se acompañaba de un fenotipo de infección multicelular. En casos excepcionales, los animales fog-2 mostraron signos de una posible infección por OrV en tejidos distintos del intestino. En consecuencia, el OrV mostró una virulencia significativamente mayor en los mutantes fog-2 en general; sin embargo, el efecto fue más marcado en las hembras que en los machos. También realizamos un análisis transcriptómico en los momentos inicial, intermedio y tardío de la infección, lo que reveló diferencias en la respuesta del huésped a la infección por OrV y su evolución a lo largo del tiempo entre los animales de tipo salvaje y los mutantes fog-2. En conjunto, estos resultados demuestran que FOG-2 y otros genes implicados en el desarrollo reproductivo son necesarios para la inmunidad antiviral, ya que los animales mutantes presentan un fenotipo similar al de los mutantes de genes clave de la inmunidad, como drh-1, lo que apunta a interacciones más amplias entre los sistemas inmunitario y reproductivo, necesarias para su correcto funcionamiento.

El creciente desarrollo de nanomateriales para aplicaciones biomédicas, medioambientales y alimentarias requiere modelos eficaces y fisiológicamente relevantes para la evaluación de su seguridad y funcionalidad. Gracias a su cuerpo transparente, su ciclo de vida corto, sus bajos costes de mantenimiento y su significativa homología genética con los seres humanos, el nematodo Caenorhabditis elegans constituye un potente modelo in vivo. Centrándonos en su fisiología, ampliamente descrita, lo hemos utilizado como sujeto en estudios toxicológicos para una variedad de posibles factores de estrés, que van desde la radiación electromagnética hasta las nanopartículas de plástico.  Asimismo, hemos ampliado los métodos experimentales tradicionales, que gozan de una amplia difusión y han demostrado su eficacia, pero que pueden mejorarse gracias a la reciente aparición de las tecnologías de alto rendimiento. En este artículo presentamos también una plataforma integrada basada en C. elegans y el sistema de cribado microfluídico SydLab^ONE™, que hemos utilizado para la evaluación de materiales en la interfaz bio-nano.

Expusimos gusanos de tipo salvaje ( N2) y sensibles a la cutícula (CB6055) a radiación de campo electromagnético continua (RF-EMF). Para simular la exposición al Wi-Fi en humanos, la exposición se fijó en 26,5 GHz, manteniendo una tasa de absorción específica (SAR) de 1 W/kg, adaptada al tamaño y volumen de los gusanos. Comparamos diversos parámetros de salud de los organismos entre gusanos expuestos y no expuestos a lo largo de dos generaciones, y nuestros resultados revelaron una notable ausencia de efectos debidos a la exposición a RF-EMF en parámetros como la supervivencia, la eclosión de los huevos, la longitud, la motilidad y la toxicidad reproductiva (Figuras 1A, 1B, 1C, 1D, 1E). Otros estudios, a nivel celular, observaron daño oxidativo al evaluar la capacidad antioxidante de los gusanos expuestos, y no se determinó que esta se viera mermada por la producción de especies reactivas de oxígeno (ROS). Por último, al profundizar en la expresión génica, el análisis de enriquecimiento funcional de los gusanos expuestos no mostró la activación de vías genéticas de respuesta al estrés que pudieran indicar efectos perjudiciales.

Centrándonos en el potencial de la tecnología de alto rendimiento para evaluar la toxicidad de las nanopartículas, el^dispositivo SydLab^ONE™ permite realizar un cribado automatizado y de alto contenido de hasta 64 condiciones experimentales en una sola tanda. En combinación con la adquisición de datos en tiempo real y el análisis de imágenes basado en inteligencia artificial, el sistema permite una evaluación rápida y cuantitativa del crecimiento, la supervivencia, la motilidad, la reproducción y los parámetros relacionados con el estrés, al tiempo que aumenta significativamente el rendimiento y la reproducibilidad en comparación con los ensayos convencionales.

Este enfoque proporcionó un marco para evaluar los contaminantes emergentes presentes en nuestra alimentación, como los nanoplásticos, que se han relacionado con el estrés oxidativo, la neurotoxicidad, los trastornos reproductivos y la desregulación metabólica. Se han utilizado nanopartículas de ácido poliláctico (PLA) y politetrafluoroetileno (PTFE) de distintos tamaños y concentraciones para estudiar la salud general de los organismos. Aunque los estudios iniciales no indicaron ningún efecto causado por la exposición a los nanoplásticos, aún es necesario realizar más investigaciones.

La plataforma también se utilizó para evaluar otros plásticos, como las nanocápsulas de ácido poliláctico-co-glicólico (PLGA), en pruebas para determinar su potencial en la administración de fármacos. Se evaluó su biocompatibilidad con larvas de C. elegans N2 durante las etapas de desarrollo. Los gusanos fueron expuestos a concentraciones de 0,75, 0,5 y 0,25 mg/ml durante 120 horas, sin que se identificaran alteraciones significativas en su supervivencia o desarrollo a ninguna de las concentraciones mencionadas, lo que demuestra una biocompatibilidad favorable.

En general, al integrar la microfluídica avanzada, la recopilación automatizada de datos y un modelo biológico versátil, este enfoque establece una estrategia escalable y rentable para acelerar la evaluación de la seguridad de los nanomateriales y el desarrollo de nanotecnologías de última generación relacionadas con la salud.

La disfunción mitocondrial es un rasgo característico del envejecimiento; sin embargo, un estrés mitocondrial leve puede favorecer la longevidad a través de mecanismos horméticos[1]. En este estudio, hemos investigado el papel de la inhibición del complejo I de la cadena respiratoria en el envejecimiento utilizando Caenorhabditis elegans. Hemos observado que una dosis baja de rotenona (1 µM) favorecía significativamente la longevidad saludable. Los análisis genéticos indicaron que este efecto depende, al menos en parte, de la función del complejo I, ya que la longevidad inducida por la rotenona se anuló parcialmente en los mutantes nuo-6 (cepa MQ1333). Para explorar los mecanismos subyacentes a este fenotipo, evaluamos en primer lugar si la rotenona en dosis bajas activa vías relacionadas con la restricción calórica. Aunque 1 µM de rotenona redujo significativamente tanto la respiración basal como la máxima, no alteró la actividad de señalización de la AMPK ni de mTOR. No obstante, los gusanos tratados con rotenona mostraron una reducción significativa del tamaño corporal, lo que sugiere una adaptación metabólica independiente de las vías canónicas de detección de nutrientes. En estudios en curso se está evaluando el efecto de la rotenona en gusanos con deficiencia de AMPK y en condiciones de restricción calórica. También examinamos si la longevidad inducida por la rotenona está asociada a la activación de respuestas al estrés proteostático. Utilizando cepas reporteras fluorescentes para las respuestas de proteínas desplegadas (UPR) del retículo endoplásmico, mitocondrial y citosólico, entre ellas SJ4005 (hsp-4::GFP), GL347 (hsp-6p::GFP) y TJ375 (hsp-16.2p::GFP), observamos que la rotenona activaba de forma sistemática la UPR mitocondrial tanto en el día 1 como en el día 5 del tratamiento. Curiosamente, la rotenona indujo de forma selectiva la respuesta al estrés citosólico en un subconjunto restringido de células del músculo faríngeo situadas en el bulbo terminal, identificadas como células pm7. En conjunto, nuestros hallazgos respaldan la idea de que la inhibición leve del complejo I promueve la longevidad a través de la señalización adaptativa del estrés mitocondrial, más que a través de las vías canónicas de restricción calórica.

El envejecimiento es un proceso natural que se caracteriza por la aparición progresiva de cambios físicos, psicológicos y conductuales a lo largo del tiempo. Este proceso se ve influido por múltiples factores, entre los que se incluyen componentes genéticos, ambientales, sociales y conductuales, que interactúan de forma compleja. Desde una perspectiva genética, la investigación se ha centrado en dilucidar el papel de determinadas vías moleculares y genes implicados en la regulación del envejecimiento.

La vía de señalización RAS/RAF/MEK/ERK es una cascada conservada evolutivamente que regula procesos celulares clave en los metazoos, entre los que se incluyen la proliferación, el desarrollo, el metabolismo y la diferenciación. Las mutaciones en esta vía son factores bien conocidos que impulsan la aparición y la progresión del cáncer; sin embargo, también está implicada en varios rasgos característicos del envejecimiento, como la desregulación de la detección de nutrientes, la disfunción mitocondrial, la senescencia celular, el agotamiento de las células madre y la inflamación crónica.

En C. elegans, los componentes de la vía de señalización RAS-ERK, conservados evolutivamente, se identificaron inicialmente mediante cribados genéticos con EMS que afectaban a la determinación del destino celular de la vulva, entre ellos ksr-1 y soc-2. Además, se ha estudiado ampliamente la regulación de MPK-1 (ERK), especialmente en la línea germinal, donde controla procesos como la proliferación mitótica y la apoptosis. Esta vía también se ha relacionado con la proteostasis, la inmunidad y la regulación de la esperanza de vida, lo que pone de relieve los paralelismos con los procesos relacionados con el envejecimiento descritos en los mamíferos.

En los mamíferos, las mutaciones nulas en los componentes fundamentales de la vía RAS-ERK son letales en la fase embrionaria. Por lo tanto, se necesitan modelos de inactivación condicional o inducible para investigar las funciones específicas de cada tejido o sistémicas. En el caso de SHOC2, un modulador positivo conservado de la transducción de señales RAS-RAF, la pérdida completa de función provoca la muerte embrionaria.

Por lo tanto, para caracterizar los procesos específicos de envejecimiento regulados por SHOC2, recurrimos a C. elegans, organismo en el que se identificó originalmente esta proteína de andamiaje, cuyos mutantes nulos siguen siendo viables y en el que la investigación sobre el envejecimiento está bien consolidada.

Hasta ahora, hemos observado que la supresión de soc-2 acorta la esperanza de vida, altera un marcador de proteostasis y agregación e induce una disfunción mitocondrial. Estos fenotipos están asociados a cambios en la expresión génica que afectan a vías como la respuesta a proteínas mal plegadas (UPR) y a componentes de la matriz extracelular, incluidos los colágenos estructurales.

Por otra parte, también estamos analizando los fenotipos de un mutante truncado (alelo n1774), que podría representar un alelo con pérdida parcial de función, y los de un mutante nulo (alelo tm5133 ). Los mutantes soc-2 presentan un tamaño corporal reducido y un deterioro de la motilidad asociado al envejecimiento, así como una regulación al alza de los marcadores de estrés y una reducción del tamaño de la prole y de la esperanza de vida.

La cohesina es un componente esencial de los cromosomas mitóticos y meióticos debido a su capacidad para controlar la topología del ADN. Durante el ciclo celular mitótico, la cohesina desempeña funciones esenciales en la segregación cromosómica al proporcionar cohesión entre cromátidas hermanas (SCC), en la reparación del daño en el ADN y en la regulación génica mediante el control de la organización tridimensional del genoma.  El complejo central de la cohesina incluye dos proteínas de mantenimiento estructural de los cromosomas, además de una kleisina que recluta subunidades adicionales que regulan la unión y la actividad de la cohesina sobre el ADN, entre ellas las proteínas HAWKS (proteínas con repeticiones «Heat» asociadas a la kleisina): SCC-2, SCC-3 y PDS5. Durante la meiosis, los cromosomas experimentan grandes cambios estructurales impulsados por la cohesina, necesarios para garantizar la formación precisa de gametos haploides a partir de células germinales diploides. Estos cambios incluyen la formación de elementos axiales que promueven el emparejamiento y la recombinación entre cromosomas homólogos, lo que da lugar a eventos de cruce que, junto con la SCC, garantizan la correcta orientación de los cromosomas en el primer huso meiótico. La ejecución satisfactoria de estos eventos requiere el ensamblaje, durante la fase temprana de la meiosis, de cromosomas que contengan complejos de cohesina con kleisinas específicas de la meiosis: REC8 y RAD21L en mamíferos, y REC-8 y COH-3/4 en C. elegans. Los trabajos de nuestro grupo y de otros investigadores muestran que los complejos REC-8 proporcionan la SCC y contribuyen al ensamblaje axial, mientras que los complejos COH-3/4 promueven el ensamblaje del eje y la organización cromosómica de orden superior. Sin embargo, aún no está claro cómo la identidad de las kleisinas determina la función de los complejos de cohesina durante la meiosis. Estamos combinando estudios funcionales in vivo que aprovechan las ventajas del línea germinal de C. elegans con enfoques bioquímicos y de imagen de molécula única para desentrañar los mecanismos moleculares mediante los cuales los complejos de cohesina variantes controlan la estructura y la función de los cromosomas meióticos. Nuestro trabajo arroja luz sobre cómo los distintos complejos de cohesina controlan la organización de los cromosomas meióticos para garantizar la fertilidad.

El complejo Integrator es un conjunto multiproteico conservado que se une a la ARN polimerasa II y regula su actividad en dos contextos diferentes. Por un lado, procesa los ARN nucleares pequeños (snARN), que son esenciales para el empalme de los ARN mensajeros (ARNm). Por otro lado, regula la expresión de determinados genes en respuesta a factores de crecimiento específicos. Las mutaciones en el complejo Integrator se correlacionan con la aparición de tumores en diversos tejidos. Nuestro grupo ha caracterizado el interactoma completo del complejo Integrator en C. elegans, revelando funciones inesperadas, como la regulación de la actividad mitocondrial y la respuesta al daño en el ADN. Estos hallazgos contribuyen a una mejor comprensión de la conservación evolutiva y la diversidad funcional de los mecanismos de regulación génica en los eucariotas. Nuestros resultados definen un bucle de retroalimentación homeostático en el que el complejo Integrator promueve la actividad mitocondrial, mientras que las señales derivadas de las mitocondrias modulan la vía de señalización de la insulina/IGF-1 (IIS) para ajustar el transcriptoma celular. Estos hallazgos amplían el repertorio funcional del complejo Integrator más allá del núcleo y lo consolidan como un nodo crítico en la coordinación de la expresión génica nuclear y el metabolismo mitocondrial.

La microbiota intestinal modula muchos aspectos de la fisiología humana, incluida la función cerebral. Recientemente se han descrito correlaciones entre la composición de la microbiota y determinadas enfermedades neurodegenerativas (por ejemplo, el Alzheimer y el Parkinson). Una característica distintiva de estas enfermedades es la agregación de proteínas amiloides. Los agregados amiloides se propagan por sí mismos al convertir moléculas solubles de la misma proteína en su estado agregado mediante interacciones proteína-proteína (autonucleación). Sin embargo, se desconoce qué es lo que desencadena esta cascada de agregación. Dado que diferentes miembros de la microbiota producen amiloides funcionales, se ha propuesto que estos podrían iniciar la agregación de los amiloides humanos a través de la «siembra cruzada» in vivo, provocando así la enfermedad. En apoyo de esta idea, los amiloides bacterianos —como el curli de E. coli, la FapC de Pseudomonas y las secuencias amiloides de las proteínas BAP de S. aureus— aumentan la agregación de los amiloides humanos en modelos animales de neurodegeneración. Además, recientemente se ha demostrado en C. elegans que el curli intestinal puede llegar a las neuronas para mediar este efecto.

Sin embargo, sigue sin saberse: (i) si la «cross-seeding» in vivo (interacción proteína-proteína) entre los amiloides bacterianos y humanos es el mecanismo subyacente que impulsa este aumento de la agregación (los estudios que investigan la «cross-seeding» in vivo se basan en la colocalización por fluorescencia, pero la colocalización no implica necesariamente una interacción); (ii) si dichas interacciones son las que desencadenan la agregación de los amiloides humanos; (iii) si otros amiloides bacterianos también llegan a las neuronas para modular la agregación de los amiloides humanos; y (iv) si esto ocurre de forma específica para cada proteína, de modo que favorezca la aparición de determinadas enfermedades.

Para abordar estas cuestiones, estamos desarrollando un sistema basado en la complementación bimolecular de fluorescencia (BiFC) en C. elegans con el fin de determinar si se producen interacciones directas entre diferentes amiloides humanos y bacterianos, cuándo y dónde tienen lugar, utilizando un enfoque combinatorio que nos permitirá descubrir la especificidad proteína-proteína de dichas interacciones. Mediante este enfoque, hemos analizado la interacción entre la CsgA ingerida y la a-syn neuronal. Mediante microscopía de fluorescencia, detectamos fluorescencia Venus reconstituida en las neuronas del 71 % (adultos de 8 días) de los C. elegans transgénicos que producen a−syn-CtVenus (N2, Ex[a−syn-CtVenus; rol-6]) alimentados con E. coli BW25113 DcsgA que produce CsgA-NtVenus. Es importante destacar que no se detectó fluorescencia de Venus en los C. elegans que producen a-syn-CtVenus alimentados con E. coli BW25113 DcsgA, ni en los gusanos WT alimentados con E. coli BW25113 DcsgA que produce CsgA-NVenus. Sorprendentemente, a pesar de que la a-syn se expresa en todas las neuronas, solo observamos una señal de Venus reconstituida en un pequeño número de neuronas. En conjunto, nuestros resultados demuestran que la «semilla cruzada» entre los amiloides de las bacterias intestinales y los del huésped neuronal se produce in vivo, y sugieren que las interacciones entre CsgA y a-syn podrían darse únicamente en neuronas específicas que actualmente estamos caracterizando.

Otra cuestión pendiente en este campo es si la proteína CsgA, por sí sola, puede ser neurotóxica una vez que llega al sistema nervioso. Para abordar esta cuestión, hemos generado un C. elegans transgénico que expresa de forma panneuronal un interruptor optogenético que permite la oligomerización de la CsgA inducida por la luz en las neuronas, y hemos realizado ensayos de supervivencia en condiciones de luz y oscuridad. Los resultados preliminares sugieren una eclosión interna en los animales CsgA-CRY-mCherry expuestos a la luz. Estos hallazgos podrían indicar neurotoxicidad, que afectaría especialmente a las neuronas que controlan el comportamiento de puesta de huevos, algo que estamos investigando actualmente.

Los animales deben adaptarse a las fluctuaciones en la disponibilidad de nutrientes mediante mecanismos que coordinen la supervivencia y la recuperación del desarrollo. En Caenorhabditis elegans, las larvas recién nacidas pueden sobrevivir a un periodo prolongado de inanición entrando en una fase de detención en el estadio L1, lo que constituye un valioso modelo para estudiar los mecanismos de comunicación en condiciones de privación de nutrientes [1] [2].

En este estudio, hemos investigado si las hormonas esteroides sulfatadas actúan como señales extracelulares durante la detención en la fase L1. Observaciones previas revelaron que la recuperación tras la detención en la fase L1 se ve influida por la densidad larvaria. Hemos observado que los mutantes con niveles alterados de hormonas esteroides sulfatadas [3] parecen mostrar capacidades de recuperación distintas. Por lo tanto, hemos explorado el posible papel de las hormonas esteroides androgénicas C19 sulfatadas en la mediación de las respuestas adaptativas a la inanición y la recuperación del desarrollo.

Nuestros hallazgos respaldan un papel hasta ahora desconocido de las hormonas esteroides sulfatadas en la regulación de las respuestas asociadas a la inanición. Estas moléculas podrían actuar como señales químicas interindividuales que contribuyen a la coordinación de las adaptaciones fisiológicas y de desarrollo ante la privación de nutrientes en este organismo.

El envejecimiento no solo viene determinado por el deterioro autónomo de las células, sino también por la forma en que se coordinan las señales de estrés entre los distintos tejidos. Las mitocondrias desempeñan un papel fundamental en este proceso; sin embargo, aún no se ha aclarado si determinadas poblaciones neuronales dirigen activamente la adaptación del organismo, ni cómo interpretan estas señales las células gliales.

En este trabajo identificamos un eje de señalización específico de un subtipo de neurona que propaga el estrés mitocondrial de forma sistémica y reestructura las trayectorias de envejecimiento en Caenorhabditis elegans. La alteración de las prohibitinas mitocondriales (PHB-1/2) en las neuronas basta para desencadenar una respuesta robusta al estrés mitocondrial en todo el organismo, con una fuerte activación en tejidos distales como el intestino. Sin embargo, esta señalización no es uniforme: su intensidad depende de la identidad neuronal, siendo las neuronas colinérgicas y serotoninérgicas los principales impulsores de la activación sistémica de la UPRmt.

Sorprendentemente, esta comunicación entre tejidos no es intrínseca, sino condicional. Si bien el estrés mitocondrial neuronal induce una respuesta sistémica sostenida durante el envejecimiento a 20 °C, esta señalización se colapsa bajo estrés térmico. Este comportamiento, similar al de un interruptor, predice los resultados a nivel del organismo: las condiciones que favorecen una señalización sostenida promueven la longevidad, mientras que su fallo se correlaciona con una reducción de la esperanza de vida. Estos resultados sugieren que las trayectorias de envejecimiento no vienen dictadas simplemente por la disfunción mitocondrial en sí misma, sino por la capacidad de propagar y mantener las señales de estrés entre los tejidos.

A nivel molecular, la alteración mitocondrial neuronal no acelera el envejecimiento canónico, sino que lo desvía hacia una trayectoria alternativa. La proteómica cuantitativa revela la activación selectiva de vías de respuesta al estrés, inmunitarias y de transporte, junto con la represión de las funciones mitocondriales y de procesamiento del ARN, lo que indica una reprogramación sistémica de las redes de proteostasis.

Contra lo esperado, las células gliales no activan una respuesta canónica de la UPRmt a pesar de recibir señales de estrés neuronal. En su lugar, observamos una acumulación nuclear del factor de transcripción DVE-1, que responde al estrés, en un subconjunto de células gliales, lo que revela una respuesta no canónica que no está relacionada con los marcadores clásicos. Esto sugiere que las células gliales actúan como intérpretes selectivos del estrés mitocondrial neuronal, lo que podría regular su propagación o su transformación en señales posteriores.

Desde el punto de vista funcional, la alteración mitocondrial afecta a circuitos neuronales específicos e induce una remodelación estructural en la glía, lo que respalda una respuesta coordinada al estrés, aunque específica para cada tipo de célula. Además, la disfunción mitocondrial neuronal modula de forma diferencial la proteotoxicidad, aliviando la agregación en modelos de α-sinucleína y prolongando la supervivencia en un modelo de ELA, sin que ello afecte a otros paradigmas proteotóxicos.

En conjunto, estos hallazgos respaldan un modelo según el cual el estrés mitocondrial neuronal no es simplemente un defecto local, sino una señal regulada cuya propagación depende de la identidad neuronal, el contexto ambiental y la interpretación glial. Este marco sitúa la comunicación entre neuronas y células gliales como un factor determinante clave del envejecimiento sistémico y la proteostasis.

Introducción: La incidencia de la anisakiasis, una enfermedad parasitaria causada por Anisakis simplex tras el consumo de pescado crudo o poco cocinado, ha aumentado considerablemente en los últimos años. Dada la limitada eficacia de los tratamientos disponibles actualmente, la identificación de nuevos agentes antihelmínticos sigue siendo una prioridad. En este contexto, Acmella oleracea (L.) R.K. Jansen reviste especial interés, ya que se utiliza tradicionalmente para tratar infecciones parasitarias intestinales en humanos y animales. Sin embargo, su posible actividad nematicida y el mecanismo de acción subyacente siguen sin conocerse bien.

Métodos: Se evaluó la actividad nematicida de un extracto_{de CO₂} supercrítico enriquecido con N-alquilamida de A. oleracea frente a las larvas L3 de Anisakis simplex. Para investigar su posible mecanismo de acción, se evaluaron los efectos sobre la supervivencia en gusanos de Caenorhabditis elegans de tipo salvaje N2 y en las cepas resistentes a fármacos CB193 (resistente al levamisol) y JD608 (resistente a la ivermectina) mediante utilizando el sistema WMicroTracker One. Además, también se examinaron los efectos sobre la permeabilidad de la cutícula y la integridad de la barrera intestinal en gusanos N2, y se determinó la actividad inhibidora in vitro de la acetilcolinesterasa del extracto.

Resultados: El extracto mostró actividad nematicida contra A. simplex tras 48 h de exposición en un rango de concentraciones de 31,25 a 1000 μg/mL (_IC₅₀ 130 ± 30 μg/mL). En C. elegans, las concentraciones más altas analizadas (1000–500 μg/mL) redujeron notablemente la viabilidad de los gusanos en la cepa N2 (_{IC₅₀ 489} ± 106 μg/mL), mientras que las cepas resistentes a los fármacos mostraron una susceptibilidad aún mayor,_IC₅₀ de 133 ± 38 μg/mL y 257 ± 43 μg/mL para el JD608, respectivamente, lo que sugiere que el extracto no comparte las dianas del levamisol y la ivermectina. Además, el tratamiento se asoció con una tendencia al aumento de la permeabilidad de la cutícula y a la alteración de la integridad de la barrera intestinal, mientras que no se detectó actividad inhibidora de la acetilcolinesterasa in vitro.

Conclusiones: El extracto de A. oleracea mostró actividad nematicida frente a A. simplex y C. elegans. Los resultados sugieren un mecanismo de acción distinto al del levamisol y la ivermectina, que posiblemente implique la alteración de la membrana. Estos hallazgos respaldan el uso de C. elegans como modelo sustitutivo para estudios mecanísticos en Anisakis y destacan a A. oleracea como una fuente prometedora de compuestos antihelmínticos alternativos.

La enfermedad de Alzheimer (EA) es el trastorno neurodegenerativo más frecuente y la principal causa de demencia en todo el mundo, y afecta a más de 55 millones de personas. A pesar de los amplios esfuerzos de investigación, las estrategias preventivas y terapéuticas eficaces siguen siendo limitadas. En los últimos años, cada vez hay más pruebas que ponen de relieve el papel del eje intestino-cerebro en la neurodegeneración, revelando que la composición y la actividad de la microbiota intestinal pueden influir en la neuroinflamación, el estrés oxidativo y la patología del beta-amiloide (Aβ). En este contexto, los probióticos y los postbióticos se han revelado como ingredientes funcionales prometedores con posibles propiedades neuroprotectoras. Sin embargo, la identificación de candidatos microbianos requiere plataformas de cribado robustas, rápidas y rentables. En este contexto, el nematodo Caenorhabditis elegans constituye un valioso modelo in vivo para el estudio de los procesos relacionados con la EA, debido a su corta vida, su genética bien caracterizada y la disponibilidad de cepas transgénicas que expresan péptidos Aβ humanos. 

La hipótesis de este trabajo es que los ingredientes funcionales basados en probióticos y/o postbióticos pueden ejercer efectos neuroprotectores que contribuyan a la prevención de la EA, y que estos efectos pueden evaluarse de forma eficaz utilizando C. elegans. Por lo tanto, el objetivo de este estudio es desarrollar y validar una plataforma de cribado basada en C. elegans para la identificación y selección de candidatos postbióticos con potencial actividad neuroprotectora. 

Para alcanzar este objetivo, se desarrollaron y optimizaron nuevas metodologías utilizando las cepas transgénicas de EA CL4176 y CL2355. Los ensayos establecidos evaluaron fenotipos clave relacionados con la EA, entre ellos la parálisis, la agregación de Aβ, la quimiotaxis, los niveles de especies reactivas de oxígeno (ROS), la motilidad y la supervivencia. Se utilizaron varios compuestos descritos anteriormente como agentes neuroprotectores —entre ellos, la epicatequina, el resveratrol, el ácido cafeico y el butirato de sodio— para validar los métodos y seleccionar los controles positivos más adecuados para cada parámetro de evaluación.  

Los resultados obtenidos demostraron que los ensayos de cribado se habían optimizado y validado con éxito. De entre los compuestos analizados, la epicatequina y el ácido cafeico mostraron los efectos neuroprotectores más consistentes y sólidos, lo que justifica su selección como controles positivos. Estos hallazgos confirman la fiabilidad de la plataforma, que ya está preparada para la evaluación de ingredientes funcionales de origen bacteriano.