Las mitocondrias son conocidas por ser las centrales eléctricas de la célula, que generan la energía necesaria para alimentar sus funciones. Ahora, los científicos del Instituto Salk y la Universidad de California en San Diego (UCSD) han examinado más de cerca cómo se mantienen las mitocondrias en las células que no se dividen, como las neuronas, con el objetivo final de desarrollar una mejor comprensión de cómo prevenir o tratar enfermedades relacionadas con el envejecimiento. Los investigadores encontraron que muchas de las proteínas en las mitocondrias duran mucho más de lo esperado y que esta estabilidad probablemente las protege del daño. Los hallazgos son publicados hoy en la revista Developmental Cell.
«Existe un interés desde hace mucho tiempo en la cuestión de cómo se mantienen ciertas células en varios tejidos durante el transcurso de toda una vida«, comenta Martin Hetzer, autor principal del artículo y vicepresidente senior y director científico de Salk. «Una cosa que nos gustaría entender es cómo es posible que los sistemas biológicos, que se componen de muchos componentes dinámicos como proteínas y biomoléculas, pueden permanecer estables durante todo un siglo en personas que viven tanto tiempo«.
El equipo planea continuar estudiando estas proteínas de larga vida en las mitocondrias para arrojar más luz sobre el papel de las mitocondrias en las enfermedades del envejecimiento
El laboratorio de Hetzer utiliza enfoques genéticos e imágenes avanzadas para estudiar cómo se mantienen y reparan los tejidos durante toda la vida. En un estudio anterior, publicado en 2012, su grupo analizó proteínas de superficie específicas en el núcleo de las células cerebrales de roedores. Descubrieron que algunas de estas proteínas tienen una vida útil notablemente larga y, en algunos casos, son tan antiguas como los propios animales.
Sobre la base de este trabajo anterior, el equipo de Hetzer en Salk y sus compañeros de investigación de UCSD colaboraron para observar más de cerca las mitocondrias en las células del cerebro de los ratones. Eligieron las mitocondrias porque, al igual que el núcleo, es importante que estos orgánulos (estructuras celulares) permanezcan estables para mantener la función celular adecuada. Además, al igual que el núcleo, las mitocondrias contienen material genético. Hetzer asegura que tiene sentido construir una estructura estable alrededor de las mitocondrias para proteger su ADN.
Dentro de las mitocondrias, los investigadores decidieron centrarse en las proteínas que forman parte de la cadena de transporte de electrones, que es vital para la función principal de las mitocondrias: generar energía. Los investigadores etiquetaron las proteínas con isótopos estables pero inusuales que se degradan con el tiempo. La técnica es similar a la datación por carbono, que utilizan los arqueólogos para determinar la edad de los materiales de organismos que alguna vez vivieron.
¿Qué sucedería si se agotara el ARNm de las proteínas?
«Nos sorprendió descubrir que algunas proteínas mitocondriales se mantenían muy estables y cambiaban mucho más lentamente que la mayoría de las proteínas«, agrega la primera autora Shefali Krishna, del laboratorio de Hetzer.
Para obtener más información sobre por qué estas proteínas mitocondriales de larga vida persisten durante tanto tiempo, analizaron lo que sucedería si agotaran el ARNm de las proteínas, que contiene las instrucciones para producir más proteínas. Krishna explica que el equipo descubrió que, incluso cuando se eliminó el ARNm, estas proteínas permanecieron en las células durante mucho tiempo y pudieron mantener la función mitocondrial. Esto contrastaba con la eliminación de ARNm de las proteínas de vida corta, donde se agotaban rápidamente.
Conservación de la energía
«Sintetizar nuevas proteínas consume mucha energía, por lo que tener proteínas de larga duración tiene sentido desde una perspectiva de conservación de la energía«, indica Hetzer. «Además, siempre que hay que reemplazar algo, se presenta el riesgo de cometer un error, por lo que mantener las proteínas puede brindar cierta protección contra eso«.
«Me gusta usar la analogía de un automóvil; tiene algunos componentes que deben cambiarse con frecuencia, como el aceite y los neumáticos, y algunos que duran mucho tiempo, como el motor«, compara Krishna. «De hecho, el tiempo que dura el motor a menudo determina cuánto durará el coche, y queremos mantener los motores de la célula [las mitocondrias] el mayor tiempo posible«.
«El trabajo proporciona otro poderoso ejemplo de cómo se puede estudiar la vida útil de diferentes componentes celulares y orgánulos mediante la aplicación de nuevas tecnologías de imágenes de alta resolución«, añade el coautor Mark Ellisman, profesor de UCSD.
El equipo planea continuar estudiando estas proteínas de larga vida en las mitocondrias para arrojar más luz sobre el papel de las mitocondrias en las enfermedades del envejecimiento.
Fuente: Developmental Cell.
