Cómo controlan las células las mitocondrias
Investigadores descubren una proteína de señalización que controla el ensamblaje de las "centrales eléctricas" celulares humanas
Los errores en los procesos metabólicos de las mitocondrias son responsables de diversas enfermedades como el Parkinson y el Alzheimer. Los científicos necesitaban averiguar cómo se importan los bloques de construcción necesarios al complejo aparato bioquímico de estas zonas celulares. El complejo TOM (translocasa de la membrana mitocondrial externa) se considera la puerta de entrada a la mitocondria, la proverbial central eléctrica de la célula. El grupo de trabajo dirigido por el profesor Chris Meisinger, del Instituto de Bioquímica y Biología Molecular de la Universidad de Friburgo, ha demostrado ahora -en células humanas- cómo las moléculas de señalización controlan esta puerta. Una proteína de señalización llamada DYRK1A modifica la maquinaria molecular de TOM y la hace más permeable para las enzimas que son importantes para el metabolismo celular. El grupo ha descubierto así la primera proteína de señalización que influye directamente en este proceso de importación en humanos. Su trabajo se ha publicado en la revista Nature Communications.
La red de mitocondrias recorre como un hilo toda la célula (marcada en verde y rojo con proteínas fluorescentes). El núcleo de la célula está teñido de azul
Pablo Sánchez-Martín/Universität Freiburg
Los trastornos del desarrollo bajo una nueva luz
En trastornos del neurodesarrollo como el autismo, la microcefalia y el síndrome de Down, DYRK1A es defectuosa. "La conexión con las mitocondrias es nueva. Estos resultados nos permiten comprender mejor estos trastornos y desarrollar estrategias de tratamiento", afirma el Dr. Adinarayana Marada, miembro del equipo de Meisinger.
"Durante mucho tiempo, los investigadores pensaron que el complejo TOM era una estructura rígida en la membrana mitocondrial cuyas puertas estaban siempre abiertas", explica Meisinger. Su equipo ha demostrado recientemente mecanismos de señalización en la levadura de panadería que alteran las subunidades del complejo TOM en función del estado metabólico de la célula o en respuesta a un estrés repentino. De este modo, la célula puede controlar específicamente la afluencia de proteínas precursoras para construir elementos del metabolismo, y puede adaptar la función de las mitocondrias a un estado celular alterado. Hasta ahora se desconocía si estos mecanismos también existen en el ser humano.
DYRK1A actúa sobre el complejo TOM
Los primeros autores del estudio, el Dr. Corvin Walter y la Dra. Adinarayana Marada, del grupo de investigación de Meisinger, desarrollaron un enfoque sistemático para rastrear mecanismos de señalización, como los desencadenados por las proteínas quinasas, en humanos. A lo largo de varios años, probaron los candidatos utilizando métodos biológicos y bioinformáticos y encontraron lo que buscaban: DYRK1A, una de esas proteínas quinasas, actúa sobre el complejo TOM. "Con esto, realmente encontramos la aguja en el pajar", dice Walter.
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Publicación original
Walter, C., Marada, A., Suhm, T., Ernsberger, R., Muders, V., Kücükköse, C., Sánchez-Martín, P.,Hu,Z.,Aich, A., Loroch, S., Solari, F.A., Poveda-Huertes, D., Schwierzok, A., Pommerening, H., Matic, S., Brix, J., Sickmann, A., Kraft, C., Dengjel, J., Dennerlein, S., Brummer, T., Vögtle, F.N., and Meisinger, C.; "Global kinome profiling reveals DYRK1A as critical activator of the human mitochondrial import machinery"; Nat. Commun.; 2021; 12:4284.
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