Un equipo internacional dirigido por investigadores del Hospital para Niños Enfermos (SickKids) el Centro Oncológico Princesa Margarita, la Universidad de Dalhousie (todos en Canadá), la Universidad de Exeter (Reino Unido) y la Universidad Médica de Viena (Austria) ha descubierto una forma sorprendente en la que los compartimentos dentro de las células trabajan juntos para defenderse contra el estrés oxidativo, un hallazgo que podría cambiar la forma en que entendemos las enfermedades asociadas con la edad, como la diabetes y las enfermedades neurodegenerativas.
Publicado en ‘Science’, el estudio revela un mecanismo recientemente identificado entre dos compartimentos clave de la célula (mitocondrias y peroxisomas) que ayuda a controlar el estrés y el daño internos, destacando un contribuyente pasado por alto que es esencial para mantener la salud celular.
Las mitocondrias se describen a menudo como las centrales eléctricas de la célula, ya que generan la energía necesaria para su funcionamiento. Esta producción de energía también genera especies reactivas de oxígeno (ERO) como subproductos. Estas moléculas pueden dañar todas las partes de la célula, especialmente las mitocondrias, y contribuir al estrés oxidativo, un desequilibrio vinculado a enfermedades como la diabetes, la neurodegeneración y las enfermedades cardiovasculares.
El equipo internacional de investigación, dirigido por el doctor Peter Kim en SickKids (Canadá), descubrió un nuevo mecanismo mediante el cual las mitocondrias se protegen de los efectos nocivos de las ROS. El estudio reveló que las ROS generadas por las mitocondrias pueden trasladarse a otro compartimento de la célula, los peroxisomas, a través de un punto de contacto recientemente identificado entre ambos orgánulos.
Mediante este mecanismo, los peroxisomas pueden proteger a las mitocondrias del estrés oxidativo al actuar como sumideros especializados para las ROS producidas en ellas. Esto desafía la idea tradicional de que la defensa celular se limita a compartimentos individuales y es el primero en demostrar el movimiento de ROS entre orgánulos como mecanismo de defensa.
«El dogma convencional siempre ha sido que las ROS son procesadas independientemente por los orgánulos, pero este trabajo desafía esa suposición al mostrar un mecanismo por el cual los peroxisomas mitigan directamente las ROS mitocondriales», apunta la doctora Laura DiGiovanni, autora principal y exestudiante de posgrado del Laboratorio de Kim. «Este descubrimiento demuestra que la dinámica interorgánulos contribuye activamente a la defensa antioxidante, lo que introduce una nueva perspectiva sobre cómo las células gestionan el estrés oxidativo».
El equipo identificó que el sitio de contacto está formado por dos proteínas: PTPIP51 en las mitocondrias y ACBD5 en los peroxisomas. Estas proteínas crean un puente que permite que las ROS se muevan directamente entre los orgánulos, evitando así el daño a las mitocondrias y a otras partes de la célula. Tanto PTPIP51 como ACBD5 son proteínas relevantes para enfermedades y se han vinculado previamente con la neurodegeneración.
Si bien las ROS desempeñan un papel importante en el organismo, un exceso puede dañar las células sanas, y una deficiencia puede impedir que el cuerpo elimine las dañinas, como las cancerosas. Al identificar el puente que permite que las ROS se muevan entre las mitocondrias y los peroxisomas, el equipo ha descubierto un mecanismo espacialmente específico que ayuda a mantener este delicado equilibrio.
El descubrimiento no solo presenta un nuevo objetivo terapéutico potencial, sino que también desafía la suposición subyacente a las terapias antioxidantes de amplio espectro. Dirigirse a la ubicación celular precisa donde se regulan las ROS, como los peroxisomas, podría ser clave para desarrollar tratamientos más eficaces.
«Sabemos que la desregulación de las ROS mitocondriales está vinculada a muchas enfermedades, por lo que identificar estas proteínas que unen los dos orgánulos nos da un nuevo punto de entrada para explorar cómo podríamos restaurar o fortalecer este mecanismo protector en las células», finaliza Kim, científico sénior en el programa de Biología Celular y de Sistemas en SickKids y profesor en el Departamento de Bioquímica de la Universidad de Toronto.
