Descubren estructuras ocultas en la maquinaria celular que nos mantiene vivos

Los peroxisomas son compartimentos en las células donde estas convierten las moléculas de grasa en energía y materiales útiles, como la mielina de las vainas que protegen a las células nerviosas. Constituyen una pieza común de la maquinaria celular que es esencial para toda la vida superior, desde la levadura hasta los humanos. En los humanos, un mal funcionamiento de los peroxisomas provoca severos trastornos metabólicos. Los problemas de los peroxisomas seguramente intervienen en la neurodegeneración, la obesidad, el cáncer y muchos de los trastornos relacionados con la edad. Todavía se desconocen muchas cosas sobre los peroxisomas, pero su estructura básica (una matriz granular rodeada por una membrana en forma de saco) no parecía ocultar nada. Un hallazgo reciente revela la existencia de estructuras en su interior, lo que hará que se replanteen muchas creencias sobre los peroxisomas.

El hallazgo lo han realizado Zachary Wright y Bonnie Bartel, ambos de la Universidad Rice en Estados Unidos.

"Este es, sin duda, el descubrimiento más inesperado que nuestro laboratorio ha hecho", enfatiza Bartel "El hallazgo nos exige replantearnos todo lo que creíamos saber sobre los peroxisomas".

Gracias a usar etiquetas de proteínas brillantes en los experimentos, ha sido posible observar los subcompartimentos ocultos.

Los bioquímicos a menudo modifican genes de organismos modelo (el laboratorio de Bartel utiliza como organismo modelo plantas Arabidopsis) para permitir la asignación de etiquetas con proteínas fluorescentes de una manera controlada, de tal modo que ello pueda revelar pistas sobre la función y la disfunción de genes específicos, incluyendo algunos que causan enfermedades en personas, animales y plantas.

Los compartimentos separados por membranas son visibles dentro de los peroxisomas de las células de la planta Arabidopsis thaliana de 4 días de edad en esta imagen captada por un microscopio confocal. Las células fueron modificadas genéticamente para producir proteínas fluorescentes tanto en las membranas (verde) como en el lumen (magenta) de los peroxisomas. (Imagen: Zachary Wright / Rice University)

La historia que ha desembocado en el reciente descubrimiento comenzó en 2015, cuando Wright estaba probando una nueva etiqueta de proteína fluorescente y se percató de la presencia de los subcomponentes del peroxisoma.

"Nunca pensé que Zach hiciera algo mal, pero no creí que lo observado fuera real", confiesa Bartel. Ella pensó que las imágenes debían ser el resultado de algún tipo de efecto óptico sin relación con lo observado, algo que no existía realmente dentro de la célula, sino que fue generado por el experimento. "Si esto fuese real, alguien ya lo habría notado", recordó haber pensado.

Wright revisó sus instrumentos, replicó sus experimentos y no encontró ninguna evidencia de efecto óptico engañoso. Reunió más pruebas de los misteriosos subcompartimentos, y comenzó a buscar en viejos estudios si alguien había vislumbrado antes estos subcompartimentos. "Revisé literatura científica sobre los peroxisomas muy antigua, de los años 60, y vi que algunos investigadores habían observado cosas similares sin que entendiesen lo que habían visto". Eso hizo que tales observaciones quedasen arrinconadas.

Había varias referencias a estos compartimentos internos en estudios de los años 60 y principios de los 70. En cada caso, los autores de aquellas investigaciones se centraron en otras cosas y mencionaron la observación solo de pasada. Todas esas observaciones se hicieron con microscopios electrónicos de transmisión, que cayeron en desgracia cuando la microscopía confocal pasó a estar ampliamente disponible en los años 80. "Todo el sector comenzó a hacer microscopía confocal. Y en los primeros días de la microscopía confocal, las proteínas no eran tan brillantes", explica Bartel.

Para el descubrimiento resultó decisivo usar etiquetas de proteína fluorescente más brillantes y observar los peroxisomas de las plántulas de Arabidopsis. Esos peroxisomas son mucho más grandes que los peroxisomas de las células de levadura y de mamíferos. (Fuente: NCYT de Amazings)