Redacción
Un grupo de investigadores de la Universidad de Arizona y del Centro Nacional de Investigaciones Cardiovasculares Carlos III (CNIC) ha descubierto un mecanismo mediante el cual las mitocondrias suministran energía directamente al núcleo celular, un hallazgo que podría abrir nuevas vías de investigación en enfermedades cardiovasculares, cáncer y envejecimiento.
El hallazgo, publicado en la revista Nature, revela que las mitocondrias se acoplan físicamente al núcleo celular a través de los complejos de poro nuclear, unas estructuras especializadas que actúan como puertas de entrada y salida del núcleo y controlan el transporte selectivo de proteínas y ácidos nucleicos.
Según el estudio, esta unión permite transferir energía y metabolitos directamente al núcleo. El hallazgo cuestiona el modelo tradicional, que sostenía que compuestos energéticos como el ATP alcanzaban esta estructura únicamente por difusión pasiva a través del citoplasma.
Aunque las mitocondrias y el núcleo colaboran de forma constante para mantener la actividad celular, hasta ahora se pensaba que la energía y los metabolitos producidos por las mitocondrias llegaban al núcleo por simple difusión. Sin embargo, el estudio revela que ambos orgánulos han desarrollado una conexión física directa que permite un suministro energético mucho más rápido y eficiente. Esta conexión se produce gracias a la interacción entre la proteína mitocondrial VDAC1 y la proteína del poro nuclear RANBP2.
El estudio revela que las mitocondrias y el núcleo han desarrollado una conexión física directa que permite un suministro energético mucho más rápido y eficiente
Los experimentos demostraron la extraordinaria precisión de esta conexión. Cuando los científicos alejaron las mitocondrias apenas 500 nanómetros del núcleo, el suministro energético nuclear se redujo prácticamente a cero. Asimismo, al alterar esta interacción en modelos celulares y animales, observaron importantes consecuencias biológicas.
Las células incapaces de establecer contacto no lograban diferenciarse correctamente en cardiomiocitos, las células responsables de la contracción cardiaca. Además, los embriones de ratón con mutaciones que impedían la interacción entre mitocondrias y poros nucleares fallecían antes del nacimiento y presentaban graves alteraciones en el desarrollo del corazón y del sistema nervioso.
«Creo que este es un descubrimiento importante no solo para el corazón, sino para todos los tipos de células eucariotas. Hemos comprobado que estos contactos están presentes en todos los tipos celulares que analizamos», ha explicado el Dr. Hesham A. Sadek, director del Sarver Heart Center de la Universidad de Arizona y jefe de grupo en el CNIC.
Además, ha agregado que «las posibilidades de investigación que se abren a partir de estos resultados son enormes. Prácticamente cualquier campo que estudie la fisiopatología humana puede aplicar nuestros hallazgos y analizar cómo intervienen en sus modelos de estudio».
El Dr. Hesham A. Sadek ha señalado que «prácticamente cualquier campo que estudie la fisiopatología humana puede aplicar nuestros hallazgos y analizar cómo intervienen en sus modelos de estudio»
Por su parte, Ivan Menendez-Montes, profesor adjunto de la Universidad de Arizona, ha afirmado que fue «un resultado sorprendente y fascinante. Comenzamos este proyecto intentando comprender cómo los oxidantes mitocondriales, conocidos como ROS, alcanzaban el ADN del núcleo y limitaban la capacidad innata del corazón para repararse. Lo que encontramos fue mucho más importante».
El investigador ha agregado que «hemos visto que las mitocondrias y el núcleo han coordinado su funcionamiento hasta tal punto que han desarrollado un sistema mediante el cual el núcleo dispone de un servicio exclusivo de suministro energético».
El estudio es el resultado de ocho años de investigación colaborativa en los que han participado 38 científicos de más de diez instituciones internacionales. Además de Hesham Sadek, han participado en el trabajo los investigadores del CNIC José Antonio Enríquez, Miguel Torres, Jesús Vázquez, Fátima Sánchez-Cabo, Consuelo Marín-Vicente, Manuel José Gómez y Enrique Calvo.
Además, estos resultados redefinen el suministro energético del núcleo celular al demostrar que el núcleo no depende solo de la difusión pasiva de moléculas, sino que recibe energía mediante contactos físicos directos con las mitocondrias. Los investigadores creen que entender cómo se regulan estas conexiones podría abrir nuevas vías de investigación en biología del desarrollo, medicina regenerativa, enfermedades cardiovasculares, cáncer y envejecimiento.
En definitiva, los autores señalan que una conexión demasiado pequeña para ser observada a simple vista puede ayudar a explicar cómo se forma el corazón, cómo se desarrollan determinadas enfermedades y cómo envejecen nuestras células. «Aprender a controlar este mecanismo podría abrir la puerta a nuevas estrategias terapéuticas», han concluido.
