Si bien su esqueleto ayuda a su cuerpo a moverse, los filamentos finos similares a esqueletos dentro de sus células también ayudan a las estructuras celulares a moverse. Ahora, los investigadores de Salk han desarrollado un nuevo método de imágenes que les permite monitorear un pequeño subconjunto de estos filamentos, llamado actina.
"La actina es la proteína más abundante en la célula, así que cuando la imaginas, está por toda la célula", dice Uri Manor, director de la instalación de Biophotonics Core de Salk y autor correspondiente del artículo. "Hasta ahora, ha sido realmentees difícil saber dónde están las moléculas de actina individuales de interés, porque es difícil separar la señal relevante de todo el fondo ".
Con la nueva técnica de imágenes, el equipo de Salk ha podido concentrarse en cómo la actina media una función importante: ayudar a las "centrales eléctricas" celulares conocidas como mitocondrias a dividirse en dos. El trabajo, que apareció en la revista Métodos de la naturaleza el 10 de agosto de 2020, podría proporcionar una mejor comprensión de la disfunción mitocondrial, que se ha relacionado con el cáncer, el envejecimiento y las enfermedades neurodegenerativas.
La fisión mitocondrial es el proceso por el cual estas estructuras generadoras de energía, u orgánulos, se dividen y multiplican como parte del mantenimiento celular normal; los orgánulos se dividen no solo cuando una célula se está dividiendo, sino también cuando las células están sometidas a grandes cantidades de estrés.o mitocondrias están dañadas. Sin embargo, la forma exacta en que una mitocondria se pellizca en dos mitocondrias no se ha entendido bien, en particular cómo ocurre la constricción inicial. Los estudios han encontrado que eliminar la actina de una célula por completo, entre muchos otros efectos, conduce a menosfisión mitocondrial, lo que sugiere un papel de la actina en el proceso. Pero la destrucción de toda la actina provoca tantos defectos celulares que es difícil estudiar el papel exacto de la proteína en cualquier proceso, dicen los investigadores.
Entonces, Manor y sus colegas desarrollaron una nueva forma de obtener imágenes de la actina. En lugar de etiquetar toda la actina en la célula con fluorescencia, crearon una sonda de actina dirigida a la membrana externa de las mitocondrias. Solo cuando la actina está dentro de los 10 nanómetros de lalas mitocondrias se adhieren al sensor, lo que hace que aumente la señal de fluorescencia.
En lugar de ver la actina dispersa al azar alrededor de todas las membranas mitocondriales, como ocurriría si no hubiera interacciones discretas entre la actina y los orgánulos, el equipo de Manor vio puntos calientes brillantes de actina. Y cuando miraron de cerca, los puntos calientes estaban ubicados en los mismos lugaresdonde otro orgánulo llamado retículo endoplásmico cruza las mitocondrias, que anteriormente se encontraron sitios de fisión. De hecho, mientras el equipo observaba cómo los puntos calientes de actina se iluminaban y desaparecían con el tiempo, descubrieron que el 97 por ciento de los sitios de fisión mitocondrial tenían actina fluorescente a su alrededor.especulan que también había actina en el otro 3 por ciento de los sitios de fisión, pero que no era visible.
"Esta es la evidencia más clara que he visto de que la actina se está acumulando en los sitios de fisión", dice Cara Schiavon, coautora principal del artículo y becaria postdoctoral conjunta en los laboratorios de Uri Manor y el profesor de Salk, Gerald Shadel."Es mucho más fácil de ver que cuando se usa cualquier otro marcador de actina".
Al alterar la sonda de actina para que se adhiera a la membrana del retículo endoplásmico en lugar de a las mitocondrias, los investigadores pudieron reconstruir el orden en el que los diferentes componentes se unen al proceso de fisión mitocondrial. Los resultados del equipo sugieren que la actina se adhiere almitocondrias antes de que alcancen el retículo endoplásmico. Esto brinda información importante sobre cómo el retículo endoplásmico y las mitocondrias trabajan juntos para coordinar la fisión mitocondrial.
En experimentos adicionales descritos en un manuscrito preimpreso disponible en bioRxiv, el equipo de Manor también informa que se observa la misma acumulación de actina asociada al retículo endoplásmico en los sitios donde otros orgánulos celulares, incluidos endosomas, lisosomas y peroxisomas, se dividenEsto sugiere un nuevo papel amplio para un subconjunto de actina en la dinámica de los orgánulos y la homeostasis equilibrio fisiológico.
En el futuro, el equipo espera ver cómo las mutaciones genéticas conocidas por alterar la dinámica mitocondrial también podrían afectar las interacciones de la actina con las mitocondrias. También planean adaptar las sondas de actina para visualizar la actina que está cerca de otras membranas celulares.
"Esta es una herramienta universal que ahora se puede usar para muchas aplicaciones diferentes", dice Tong Zhang, un especialista en microscopía de luz en Salk y coautor del artículo. "Al cambiar la secuencia de orientación o el nanocuerpo,puede abordar otras cuestiones fundamentales en biología celular ".
"Estamos en una era dorada de la microscopía, donde siempre se están inventando nuevos instrumentos con una resolución cada vez mayor; pero a pesar de eso, todavía existen grandes limitaciones en lo que se puede ver", dice Manor. "Creo que combinar estospotentes microscopios con nuevos métodos que seleccionan exactamente lo que desea ver en la próxima generación de imágenes ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto Salk . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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