la dinámica de las mitocondrias iluminada por microscopía de fluorescencia

Obtenida por microscopía de fluorescencia, esta célula humana se marcó para visualizar su un testimonio en azul, es mitocondrias en morado y tu nucleoides en verde. Esta imagen (tomada de un video de búsqueda aquí) ilustra la complejidad de una célula y sus componentes necesarios para la transmisión de información genética. Este conocimiento es necesario para proponer caminos terapéuticos para ciertas enfermedades genéticas.

Especifiquemos: el núcleo cierra el ADN, millones de secuencias genéticas que pueden comprimirse y formar los cromosomas (en azul). Estas secuencias llevan la información esencial para la síntesis de nuestros componentes celulares, los genes.

Sin embargo, el núcleo no es el único que alberga información genética: cientos de copias de un diminuto ADN circular se encuentran en el corazón de las mitocondrias (en púrpura), los centros de energía de las células. Estas estructuras de membrana en forma de tubo, más o menos largas, a menudo interconectadas, tienen su propio material genético, el ADN mitocondrial (en verde). Este genoma mitocondrial, que se denomina nucleoide cuando se tienen en cuenta las proteínas asociadas a él, porta solo unos pocos genes. Pero estos son esenciales para la maquinaria de producción de energía esencial para el correcto funcionamiento de las células (y más allá del cuerpo). Por lo tanto, ¡es imposible prescindir de él!

Así, las enfermedades neuromusculares graves, miopatías y las enfermedades neurodegenerativas son causadas por mutaciones en la secuencia del ADN mitocondrial o desaparición de nucleoides

Normalmente, cuando el ADN mitocondrial muta, las mitocondrias dañadas se aíslan del resto y luego se eliminan por la calidad de servicio de las mitocondrias: esto se denomina mitofagia. De lo contrario, las mutaciones se acumulan: cuando el nivel de ADN mitocondrial mutado excede el nivel de ADN mitocondrial sano, se establece la patología y aparecen los síntomas clínicos. Por lo tanto, es fundamental entender cómo la célula detecta y activa esta eliminación. En Angers, dentro de nuestro equipo mitolabExploramos las patologías de la dinámica mitocondrial para comprender mejor los defectos de mantenimiento del ADN mitocondrial.

Mitocondrias, estructuras dinámicas

De hecho, los datos de microscopía fluorescente han demostrado que las mitocondrias son estructuras extremadamente dinámicas, que se remodelan constantemente por eventos de fisión, fusión y cambio de forma. Por tanto, la dinámica mitocondrial controla la distancia entre cada nucleoide y permite su distribución homogénea dentro de la mitocondria.

Además, las propias mitocondrias son móviles y se mueven por la célula. La dinámica de las mitocondrias asegura así el intercambio del contenido energético y posiciona la maquinaria de producción de energía en el lugar de uso. Para ilustrar, tomemos el ejemplo de la neurona, una célula muy grande en el sistema nervioso cuyo extremo transmite la señal a la próxima neurona. Las mitocondrias que se producen en el cuerpo celular deben migrar durante estos largos tramos para garantizar la producción de energía en la punta. A nivel celular, las mitocondrias no son las únicas estructuras en movimiento y remodelación: las vesículas de membrana, encargadas de garantizar el control de calidad de los componentes, también patrullan en busca de elementos defectuosos.

Observar el comportamiento de las mitocondrias dentro de las células o la distribución de nucleoides en diferentes modelos de mitocondrias mutantes permite establecer pruebas para mejorar el control de calidad de las mitocondrias y prevenir patologías. Por lo tanto, estamos estudiando células de pacientes que padecen enfermedades mitocondriales que muestran un porcentaje diferente de ADN mitocondrial mutado. La eficiencia del sistema para eliminar las mitocondrias dañadas se evalúa mediante técnicas de microscopía con marcadores específicos. Se están desarrollando varios enfoques farmacológicos y genéticos para controlar este sistema de control de calidad y promover el mantenimiento del ADN mitocondrial.