Las mitocondrias a menudo se denominan las centrales eléctricas de nuestras células, porque generan energía química similar a la que se obtiene de una batería. Ya sea que se trate de una célula cerebral, muscular o vegetal, las puertas de tamaño nano controlan la actividad de la batería mitocondrial, porcuidadosamente permitiendo que ciertas proteínas y otras moléculas entren en nuestras mitocondrias. Algunas de estas proteínas son moléculas grandes y complejas, sin embargo, son esencialmente "espirituadas" desde el citoplasma a las mitocondrias, mientras que la membrana mitocondrial permanece hermética e intacta.Esto sucede ha confundido a la ciencia durante décadas.
Los investigadores de Monash, trabajando con colegas en Japón, han demostrado cómo las moléculas manejan este viaje subcelular y han visualizado el proceso con nuevas imágenes de resolución atómica, en tiempo real. El descubrimiento revela lo que ha sido un misterio esencial en biologíay se publica el 25 de septiembre en la revista ciencia .
Según el investigador principal, el profesor Trevor Lithgow, del recientemente lanzado Biomedicine Discovery Institute BDI en la Universidad de Monash en Melbourne, Australia, el descubrimiento significa que los científicos ahora pueden usar la tecnología para determinar cómo una molécula pasa a través de cualquier membrana."Cómo las moléculas grandes como las proteínas entran y salen de las membranas ha sido un misterio durante mucho tiempo. Hemos demostrado que esta tecnología se puede aplicar para resolver los detalles de la escala atómica para todo tipo de vías fundamentales en las células, abriendo el camino a las aplicaciones directaspara la investigación médica ", dijo.
El profesor Lithgow y su equipo utilizaron una tecnología novedosa que permite la expansión sistemática de los códigos genéticos de los organismos vivos para incluir aminoácidos no naturales más allá de los veinte comunes. La tecnología se había utilizado en un puñado de laboratorios fuera de Australia. El profesor Lithgow yEl investigador principal, el Dr. Takuya Shiota, del BDI, se centró en el complejo de proteínas TOM, un conjunto grande y complicado de moléculas incrustadas en la membrana mitocondrial de formas que han confundido a los investigadores durante mucho tiempo. Según el profesor Lithgow TOM 40 se ha resistido a todos los intentos, utilizando x-cristalografía de rayos y otras técnicas estándar en biología estructural para desbloquear sus secretos de transporte.
El laboratorio Lithgow, trabajando con colegas de Nagoya, Kyoto y Tokio, aumentó la escala de la tecnología haciendo literalmente cientos de complejos TOM 40 re-codificados, cada uno con un novedoso aminoácido adicional 21. Lo que terminaron con fueCubo de Rubik de datos tridimensionales, que al final tenía una solución única que explicaba la estructura del complejo proteico TOM 40 y precisamente cómo funciona como la puerta de entrada a las mitocondrias.
Habiendo demostrado que la tecnología funciona, el Profesor Lithgow cree que otros laboratorios que trabajan en diversos procesos en biología celular humana imitarán estos experimentos para determinar cómo operan sus nanomáquinas elegidas. Esto incluye procesos desde daños y reparación de ADN, hasta eventos de regulación en trastornos metabólicos ycáncer ". Esta nueva tecnología ha revelado lo que ha sido un gran desconocido en biología, y otros misterios celulares ahora están listos para la recolección", dijo.
La investigación es la culminación de más de 15 años de trabajo del Profesor Lithgow, del recientemente lanzado Biomedicine Discovery Institute BDI en la Universidad de Monash. Comenzó a trabajar en el proceso de cómo las proteínas y otras moléculas entran en las mitocondrias como un post-investigador doctoral para el Programa de Ciencias de Fronteras Humanas en Basilea, y después de regresar a Australia continuó buscando el secreto de TOM 40. "Con este descubrimiento me enfocaré por un par de años más para transferir esta tecnología a otros laboratorios en Australia, pero lo haréluego retírese: para entonces habremos respondido todas las preguntas que me han impulsado desde mi tiempo en Suiza ", dijo.
El trabajo de investigación es el primero del nuevo BDI de Monash que anuncia su presencia con investigaciones publicadas en ciencia . Según el profesor John Carroll, Director del BDI, la investigación es un gran ejemplo del enfoque interdisciplinario que será el sello distintivo del Instituto. "Traemos científicos de todas las disciplinas biomédicas junto con matemáticos, químicos y otroshacer descubrimientos importantes que brinden nueva información crítica sobre cómo funcionan nuestros cuerpos. El esfuerzo internacional necesario para resolver este problema es un gran ejemplo de la naturaleza global de la investigación biomédica moderna. Es esencial trabajar con los mejores y más talentosos científicos, independientemente dedonde tienen su sede en el mundo ", dijo.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Monash . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Cite esta página :