El estrés exige que el corazón trabaje más duro y más rápido. Para mantener el ritmo, el músculo debe hacer su combustible a un ritmo acelerado. Las explosiones de calcio que ingresan a las mitocondrias, las potencias de la célula, normalmente ayudan a controlar la producción de energía, pero demasiado calcio puedesobrecargar el sistema y conducir a la muerte celular. Ahora, la investigación dirigida por el científico de Jefferson Universidad de Filadelfia + Universidad de Thomas Jefferson Gyorgy Csordas muestra cómo las mitocondrias manejan el flujo de calcio para mantener el motor funcionando sin problemas.
"Lo que realmente importa es si hay estrés", dijo el Dr. Csordas, MD, profesor asociado en el Centro MitoCare dentro del departamento de Patología, Anatomía y Biología Celular en el Sidney Kimmel Medical College en Jefferson. "Su corazónva a trabajar más duro, por lo que requiere más energía "
Cuando se trata de calcio, las mitocondrias son un poco como Ricitos de Oro: demasiado calcio desencadena una serie de eventos que resultan en suicidio celular, pero muy poco afecta la capacidad de la cinta transportadora de reacciones que bombean ATP, el combustible de la célulaDado que el músculo cardíaco necesita ATP para contraerse, las mitocondrias deben reponer constantemente las reservas de energía del corazón. Eso significa que las mitocondrias necesitan la cantidad justa de calcio para que la fábrica de energía siga funcionando.
Una descarga de calcio a las mitocondrias también ayuda al corazón a tolerar el estrés. Una frecuencia cardíaca acelerada provoca que más calcio inunde las mitocondrias. Las mitocondrias a su vez producen más ATP para permitir que el corazón responda al estrés.
"Queríamos averiguar cómo funciona este sistema finamente ajustado", dijo el Dr. Csordas, quien publicó el trabajo el 18 de septiembre de 2018 en la revista Informes de celda con el primer autor Sergio De La Feuente, PhD, becario postdoctoral en el laboratorio de Csordas.
Para controlar la cantidad de calcio que ingresa a sus cámaras, las mitocondrias tienen puertas unidireccionales llamadas complejos mitocondriales de canales de uniportador de calcio MCUC que controlan el acceso. Para evitar sobrecargar las mitocondrias con calcio, las puertas permanecen selladas la mayor parte del tiempo; solo se abren;cuando hay suficiente calcio cerca para desbloquearlos, pero el calcio también necesita una puerta por la cual salir para mantener los niveles seguros.
En una investigación previa, el equipo de Csordas descubrió que los MCUC se agrupan en puntos calientes en las mitocondrias, estratégicamente ubicados cerca de donde el depósito de calcio dedicado del corazón, llamado retículo sarcoplásmico SR, toca las mitocondrias. Sin embargo, estaba menos claro dondese ubicaron puertas de salida de calcio.
Los investigadores sabían que el calcio sale de las mitocondrias a través de una puerta giratoria, una proteína de transporte llamada NCLX. Para averiguar dónde están las puertas de salida de calcio en las mitocondrias, los investigadores separaron las células cardíacas de ratones y ratas machos y probaron diferentes partes de laencontraron las puertas de entrada de MCUC junto con el depósito de calcio SR, como esperaban, pero las proteínas de la puerta de salida estaban casi ausentes. En cambio, el equipo encontró que las puertas de salida eran abundantes solo en áreas con poco o ningún contacto con SR, lejos de las entradas.
El descubrimiento tenía sentido para el Dr. Csordas. "Si las entradas y salidas de calcio estuvieran demasiado juntas, parte del calcio podría entrar y salir sin hacer nada", dijo. Eso todavía le costaría la energía de la mitocondria desde la entrada de calcioy salir por estas puertas requieren una inversión energética básica de la mitocondria. "Tal resultado dejaría a la célula sin la señal de demanda adecuada para producir energía", dijo.
De hecho, los investigadores descubrieron que insertar puertas de salida cerca de las entradas de MCUC le cuesta más energía a las mitocondrias.
En conjunto, la posición de las entradas y salidas de calcio permite que las mitocondrias operen con la máxima eficiencia incluso cuando están estresadas.
"Este es el primero o uno de los primeros ejemplos que muestran el efecto impulsor del contacto entre orgánulos en la distribución de transportadores mitocondriales", dijo el Dr. Csordas.
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Materiales proporcionados por Universidad Thomas Jefferson . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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