Un estudio reciente, dirigido por el Royal Veterinary College (RVC), ha encontrado una nueva interacción dentro de las células que podría conducir al desarrollo de nuevas terapias para afecciones patológicas en humanos y animales como el cáncer y la neurodegeneración.

Este descubrimiento de la interacción directa entre las mitocondrias y los núcleos a través de los sitios de contacto de la membrana amplía la comprensión de la comunicación entre las mitocondrias y el núcleo y la señalización intracelular.

En los mamíferos, las mitocondrias son orgánulos vitales que actúan como fuentes primarias de energía. Son el ejemplo más exitoso de endosimbiosis, el proceso mediante el cual las células eucariotas albergan un procariota con ácido nucleico unido a la membrana y participan en varios procesos clave que abarcan la síntesis de hormonas y la muerte celular programada.

A pesar de la integración exitosa, conservan su propio ADN, por lo que la interacción con el núcleo, que contiene el ADN genómico, es un aspecto clave en la homeostasis de células y tejidos.

El "nuevo" contacto que cierra una brecha - En el conocimiento adquirido, las mitocondrias no forman contactos con el núcleo para señalar una brecha continua entre ellas. Sin embargo, aquí hay una instantánea de las mitocondrias (M) y el núcleo (N) que, en cambio, entran en contacto. La imagen se adquirió en células de cáncer de mama humano utilizando microscopios electrónicos de transmisión (TEM). Se requiere la formación de mitocondrias asociadas al núcleo (NAM) para cebar la expresión de genes pro-supervivencia que proponen un papel para las mitocondrias en el epigenoma de mamíferos.

Hasta hace muy poco tiempo se entendía que las mitocondrias comunicaban al núcleo alteraciones en el entorno celular para incrementar la transcripción de genes implicados en la preservación de la función mitocondrial y celular. Este proceso, conocido como respuesta retrógrada mitocondrial (MRR), se atribuye a la desregulación de varias patologías, como el cáncer y la neurodegeneración.

El equipo, dirigido por el profesor Michelangelo Campanella, catedrático de Farmacología; Jefe de la Unidad de Investigación en Biología Celular y Farmacología Mitocondrial de la RVC, utilizó células de cáncer de mama de diferentes estadios de agresividad aisladas de humanos, perros y gatos. En estas tres especies, la evolución del cáncer de la glándula mamaria (por ejemplo, cáncer de mama) significó que su susceptibilidad a la quimioterapia estaba asociada con el grado de sitios de contacto entre las mitocondrias y los núcleos.

Se utilizaron varios protocolos de farmacología molecular a lo largo del estudio para inducir y controlar la interacción entre las mitocondrias y los núcleos. Sumado a esto, las técnicas de vanguardia de imágenes fluorescentes permitieron al equipo mapear la naturaleza dinámica de la interacción y la microscopía electrónica de transmisión para representar la ultraestructura de las mitocondrias asociadas al núcleo (NAM).

El avance del equipo demuestra que la MRR está mediada por puntos de contacto específicos dentro del NAM. El descubrimiento de compartimentos anatómicos discretos ofrece la posibilidad de apuntarlos selectivamente y regular esta comunicación entre orgánulos, allanando el camino para estrategias nuevas y mejoradas para impactar enfermedades.

El profesor Campanella, dijo: “Este estudio es el primero de su tipo en revelar la asociación entre la mitocondria y el núcleo como un proceso regulado y puede usarse para identificar cómo esta interacción puede controlarse farmacológicamente. 

El impacto de este descubrimiento probablemente sea mayor que la comprensión avanzada de la fisiología y patología de las células de mamíferos, que abarca aspectos de la evolución. La coexistencia de distintos ADN se comprende parcialmente y cómo los genes de las mitocondrias se transfieren al ADN genómico es completamente desconocido. 

Nuestro grupo de investigación ha comenzado ahora a investigar los determinantes moleculares del anclaje de membranas en NAM y la participación de estas comunicaciones interorganelares en varios modelos de enfermedades. Esto es verdaderamente innovador, ya que nos permitirá desarrollar formas de corregir la señalización mitocondrial en condiciones patológicas como el cáncer y la neurodegeneración”.

Fuente: RVC