La existencia de orgánulos sin membranas es una de las características fundamentales e intrigantes de la biología celular. Los orgánulos líquidos, también conocidos como condensados ​​biomoleculares, son compartimentos subcelulares formados por la separación de fases de macromoléculas como proteínas y ARN. Estos compartimentos cumplen diversas funciones celulares, que van desde el tráfico de membranas hasta el procesamiento de ARN. Una cuestión fundamental en biología celular es cómo estos orgánulos líquidos, que carecen de una membrana circundante, mantienen su integridad y evitan fusionarse entre sí dentro del abarrotado entorno de la célula. Se han propuesto varios mecanismos para explicar la coexistencia de orgánulos líquidos:

Separación de fases: La separación de fases líquido-líquido está impulsada por interacciones débiles entre macromoléculas específicas, como proteínas intrínsecamente desordenadas y moléculas de ARN. Este proceso da como resultado la formación de gotitas concentradas dentro de la célula que son distintas del citoplasma circundante.

Proteínas de andamiaje: Algunas proteínas actúan como andamios u organizadores que facilitan el ensamblaje y la estabilidad de los orgánulos líquidos. Estas proteínas proporcionan un marco estructural que mantiene unidos los componentes del orgánulo líquido y evita que se dispersen. Los ejemplos incluyen proteínas de andamio como FUS y TDP-43 en gránulos de estrés.

Efectos de carga: Las moléculas cargadas, incluido el ARN y ciertas proteínas, pueden contribuir a la estabilidad de los orgánulos líquidos mediante interacciones electrostáticas. Las moléculas con carga opuesta se atraen y forman complejos que promueven la formación y el mantenimiento de gotitas separadas en fases.

Interfaces líquido-líquido: Las interfaces entre diferentes orgánulos líquidos pueden actuar como barreras que impiden que se fusionen. Estas interfaces pueden estabilizarse mediante varios factores, incluidos cambios en la tensión superficial, interacciones moleculares específicas o la presencia de proteínas asociadas a la membrana.

Modificaciones postraduccionales: La regulación dinámica de las modificaciones de proteínas, como la fosforilación, acetilación y metilación, puede afectar el comportamiento de separación de fases de las proteínas e influir en la formación y estabilidad de orgánulos líquidos. Las modificaciones postraduccionales pueden alterar las interacciones de las proteínas y su tendencia a sufrir una separación de fases.

Compartimentación celular: La compartimentación de las células en regiones distintas, como el núcleo, el citoplasma y varios orgánulos unidos a membranas, puede contribuir aún más a la coexistencia de orgánulos líquidos. Los diferentes compartimentos celulares proporcionan entornos únicos con propiedades bioquímicas específicas que influyen en la formación y estabilidad de los orgánulos líquidos.

Estos mecanismos trabajan juntos para mantener la organización espacial y la funcionalidad de los orgánulos líquidos dentro de las células. Las alteraciones en estos mecanismos pueden provocar la fusión aberrante de orgánulos líquidos, lo que se ha implicado en diversas enfermedades, incluidos los trastornos neurodegenerativos. Comprender los mecanismos que aseguran la coexistencia de orgánulos líquidos es crucial para comprender la organización y función celular, así como para desarrollar posibles estrategias terapéuticas dirigidas a estas estructuras en la enfermedad.