Dentro de las mitocondrias, ocurren procesos bioquímicos complejos que convierten la energía contenida en los carbohidratos que ingerimos en la importante molécula de almacenamiento de energía ATP (trifosfato de adenosina). ATP es esencialmente el "combustible" que impulsa todos los procesos en las células vivas. Si la producción de ATP se inhibe por algún motivo, puede haber graves consecuencias para el cuerpo humano, incluidas enfermedades graves y la muerte.

Las regiones de la mitocondria donde tiene lugar la síntesis de ATP se conocen como crestas, que son protuberancias plegadas en la membrana mitocondrial interna. "Las crestas albergan máquinas moleculares que actúan como turbinas y utilizan el flujo controlado de iones de hidrógeno para impulsar la síntesis de ATP", explicó Martin van de Laan, profesor de bioquímica médica en la Universidad de Saarland. "Este elegante mecanismo solo puede funcionar si la fina estructura interna de las mitocondrias y la formación de las crestas se mantienen continuamente", agregó el Prof. van der Laan.

Trabajando con su equipo y con colegas del Centro Max Delbrück de Medicina Molecular en Berlín, van der Laan ha podido obtener información sobre la estructura molecular de un ensamblaje de proteína grande y complejo similar a un andamio que juega un papel importante en el control de la arquitectura de las crestas. . Sus resultados ahora se han publicado en Science Advances .

Este dispositivo molecular, conocido como sitio de contacto mitocondrial y sistema organizador de crestas (MICOS), funciona efectivamente como la puerta de entrada a los compartimentos de crestas. Las subunidades de proteína MICOS, Mic60 y Mic19, tienen la capacidad de formar membranas y juntas funcionan como un "portero", permitiendo que solo moléculas seleccionadas entren o salgan del interior de las crestas.

El equipo de investigación ahora ha demostrado cómo los componentes Mic60 y Mic19 de MICOS forman haces filamentosos que pueden ensamblarse para formar una estructura molecular abovedada que se extiende por la entrada a las crestas. "Este ensamblaje en forma de cúpula está unido elásticamente a las membranas mitocondriales", explicó el profesor van der Laan. "El diseño y la arquitectura de MICOS nos brindan información importante sobre cómo MICOS puede actuar como una puerta de entrada flexible pero controlable hacia las crestas y, por lo tanto, regular el metabolismo energético mitocondrial".

Este avance fue posible gracias a la estrecha colaboración entre los dos grupos de investigación participantes, que pudieron combinar con éxito datos de la elucidación estructural de fragmentos de MICOS purificados y cristalizados con los resultados de análisis funcionales específicos de variantes de MICOS modificadas genéticamente en células vivas.

Estos nuevos e innovadores resultados han allanado el camino para futuras investigaciones interdisciplinarias sobre este apasionante tema. Los estudios de seguimiento examinarán y analizarán la estructura en forma de bóveda que ahora se ha identificado para determinar su importancia para la estructura y función de las crestas y para el metabolismo energético mitocondrial. Mirando hacia el futuro, van der Laan agregó que "tienen la esperanza de que nuestro trabajo conduzca a otros desarrollos importantes, que a su vez mejorarán nuestra comprensión de los trastornos que surgen de la disfunción mitocondrial". + Explora más

Las mitocondrias se adaptan eficientemente a las condiciones metabólicas cambiantes