A lo largo de los años, se han realizado muchos esfuerzos para utilizar antioxidantes para prevenir o ayudar a tratar diversas enfermedades y el envejecimiento. Si bien las especies reactivas del oxígeno ROS pueden dañar y matar células, estas moléculas también se han implicado en procesos bioquímicos normales.Ahora, los investigadores han desarrollado herramientas para estudiar estas moléculas efímeras en pequeños cuartos de la célula, y usando estas técnicas, han demostrado que la célula maneja los efectos conflictivos de las ROS al secuestrar la molécula en pequeños compartimentos o nanodominios donde actúa localmente, sin dañarorganelos circundantes o ADN. Los hallazgos, publicados el 6 de julio en la revista Cell Press célula molecular , brinde nueva información sobre cómo la célula usa este químico tóxico pero esencial.
"Las especies reactivas de oxígeno son una parte esencial de la bioquímica de la vida", dice el autor principal Gyorgy Hajnoczky, MD, Ph.D., profesor del Centro MitoCare del Departamento de Patología, Anatomía y Biología Celular de Sidney Kimmel MedicalCollege of Thomas Jefferson University. "Muchas proteínas en la célula son sensibles a ROS y cambiarán su función cuando se expongan a esta sustancia química".
Durante muchos años, los biólogos habían asumido que las reacciones bioquímicas se producían en todo el citoplasma. Aunque esa visión ha comenzado a cambiar en los últimos años, el campo todavía carecía de la capacidad de rastrear exactamente cuándo y dónde funcionaban moléculas como ROS, lo que dificultabadiferencian sus roles en la fisiología normal y los procesos de la enfermedad por igual. "Estamos empezando a apreciar que gran parte de la función celular ocurre a distancias cortas, entre orgánulos que casi se tocan", dice el Dr. Hajnoczky.
Usando componentes de tecnología previamente publicada, el Dr. Hajnoczky y sus colegas crearon una herramienta para rastrear ROS en la interfaz de dos orgánulos: el retículo endoplásmico ER, que actúa como la cinta transportadora biosintética de la célula, y las mitocondrias, queproduce la energía de la célula. Aunque estos orgánulos tienen funciones distintas, a menudo están en estrecha comunicación entre sí para coordinar sus salidas en apoyo de las necesidades cambiantes de la célula.
La nueva herramienta entregó el sensor ROS a las partes de las mitocondrias y los orgánulos del ER que estaban tan cerca entre sí como las sinapsis neuronales y, por lo tanto, podían comunicarse localmente entre sí, lo que el Dr. Hajnoczky denomina espacios "cuasi-sinápticos".Luego, los investigadores observaron el interruptor de "encendido" de las mitocondrias: la liberación de calcio del ER a las mitocondrias, que a su vez estimula la producción de energía.
Vieron que el nivel de ROS en este espacio cuasi-sináptico fluctuaba sin cambios en toda la célula. Cuando investigaron más, el Dr. Hajnoczky y sus colegas demostraron que los ROS provenían de las mitocondrias y estimulaban la liberación de calcio del RE adyacente, pero soloen ráfagas cortas. El calcio regula la producción de energía mitocondrial, pero demasiado puede dañar el orgánulo e incluso hacer que las mitocondrias se rompan, también matando a la célula ". El ROS crea un circuito de señalización local que permite que ingrese suficiente calcio a las mitocondrias y encienda la energíaproducción sin causar daño. Demostramos que las ROS son importantes para la amplitud y frecuencia de las ráfagas ", dice el Dr. Hajnoczky.
Aunque otros habían sugerido que las ROS podrían ser útiles en la célula, "esta es una de las primeras demostraciones de la función fisiológica de las ROS como una señal localizada en el contacto de los orgánulos. No se había medido antes", dice el Dr. Hajnoczky..
La señalización incontrolada del calcio y las ROS en las mitocondrias están detrás de una serie de enfermedades comunes, como el accidente cerebrovascular o el ataque cardíaco, y se cree que desempeñan un papel en las enfermedades del envejecimiento como las enfermedades neurodegenerativas. Como resultado, la contribución más importante deEste artículo, dice Hajnoczky, puede ser la herramienta que establecieron los investigadores. Ayudará a otros investigadores a investigar el proceso de la enfermedad de su elección de manera más completa y estudiar lo que sucede en las interacciones cercanas de ER y mitocondrias y prácticamente cualquier orgánulo en la célula.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Universidad Thomas Jefferson . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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