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11 de Diciembre de 2020
BIOLOGÍA CELULAR

En las mitocondrias, el ARN se almacena en forma de gránulos líquidos

Esta fluidez contribuye a la eficaz producción de energía en las células.

[iStock-wir0man]

Las mitocondrias son para las células lo que las centrales eléctricas son para las ciudades: proporcionan la energía necesaria para las numerosas reacciones químicas del metabolismo. Están presentes en las células de casi todos los organismos eucariotas, incluidos los animales, las plantas y los hongos, y se cree que son el resultado de la incorporación de una bacteria por parte de otra célula de mayor tamaño hace unos 1500 millones de años. A partir de entonces, se inició una larga relación simbiótica. Las mitocondrias tienen la particularidad de poseer su propio ADN, que heredan exclusivamente a través de la línea materna. En 2013, Jean-Claude Martinou, de la Universidad de Ginebra, y sus colaboradores habían observado que en las mitocondrias se acumulaba ARN (resultante de la transcripción del ADN) junto con otras proteínas, en forma de gránulos. Pero las características de estos últimos y su dinámica todavía no se habían podido precisar. El equipo de Jean-Claude Martinou y el de Suliana Manley, del Instituto Federal Suizo de Tecnología de Lausana, unieron esfuerzos para examinar el interior de una mitocondria en una célula viva y desvelar la organización de su información genética.

Para observar estos gránulos en una célula viva funcional, los biofísicos tuvieron que superar un gran obstáculo: su pequeño tamaño. En efecto, el límite de difracción, inherente a las leyes de la física, hace imposible distinguir los detalles de un objeto cuyo tamaño es inferior a la mitad de la longitud de onda de la luz utilizada para observarlo. Pero la radiación de longitud de onda corta, como la luz ultravioleta, es muy energética y daña a los organismos vivos, incluido su material genético. Por lo tanto, es necesario estudiarlos con la luz visible, cuya longitud de onda es entre 400 y 800 nanómetros. Las técnicas clásicas de microscopía no permiten observar con claridad detalles menores de 200 nanómetros. Afortunadamente, la denominada microscopía de superresolución permite evitar la difracción en ciertas condiciones.

Mediante esta técnica, los biofísicos han logrado examinar con precisión la arquitectura a nanoescala de los gránulos de ARN mitocondrial. En ellos, de unos 130 nanómetros de tamaño, el ARN se pliega de modo compacto dentro de una nube de proteínas, con las que forman una gota líquida estable.

Estos gránulos, distribuidos uniformemente por toda la mitocondria, tienen la capacidad de intercambiar rápidamente sus componentes y de fusionarse o separarse entre sí. Contienen la información genética necesaria para fabricar las proteínas que participan en la producción de energía de la célula. Su organización flexible y dinámica permite entender por qué las mitocondrias representan unas eficaces centrales energéticas.

Es importante estudiar las mitocondrias en detalle porque su disfunción en las células que requieren mucha energía (como las musculares, cardíacas o cerebrales) puede desembocar en una serie de enfermedades graves. El conocimiento de la maquinaria mitocondrial tal vez ayude en el futuro a desarrollar nuevas estrategias para combatir estas enfermedades.

William Rowe-Pirra

Referencia: «Mitochondrial RNA granules are fluid condensates positioned by membrane dynamics». Timo Rey et al. en Nature Cell Biology, vol. 22, págs. 1180-1186, septiembre de 2020.

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