Dentro de cada célula hay una infraestructura compleja de orgánulos que llevan a cabo diferentes funciones. Los orgánulos deben intercambiar señales y materiales para que la célula funcione correctamente. Las nuevas tecnologías permiten a los investigadores ver y comprender las redes que conectan estos orgánulos, permitiéndoles construir mapas de las rutas comerciales que existen dentro de una celda. Un estudio que se publicará en la edición del 29 de septiembre de la Revista de química biológica informa el uso de un método emergente para identificar proteínas que permite dos orgánulos, las mitocondrias y el retículo endoplásmico, para unirse el uno al otro.

"Piense en [un orgánulo] como un ferry que atraca en un sitio, descarga y carga de pasajeros y automóviles, y luego ir a otro sitio y hacer lo mismo, "dijo Jeffrey Golden, profesor del Brigham and Women's Hospital y de la Escuela de Medicina de Harvard que supervisó el trabajo. "Su capacidad para atracar, carga, y descargar carga requiere guías o rampas de ancho y altura específicos que conectan el bote y la tierra o no pueden cargar y descargar libremente ".

Los puntos de contacto entre el retículo endoplásmico (RE) y las mitocondrias son esas "rampas" y "guías" que permiten estos contactos. Permiten actividades importantes como señalización, intercambio de calcio y lípidos, y control de la fisiología mitocondrial. Las conexiones defectuosas entre ER y mitocondrias se han implicado en varias enfermedades neurodegenerativas, incluyendo la enfermedad de Alzheimer, Enfermedad de Parkinson y Huntington. Las proteínas que conectan y unen el RE y las mitocondrias están bien estudiadas en la levadura, pero las conexiones entre estos orgánulos en organismos multicelulares como los mamíferos son más complejas y menos comprendidas.

El colaborador de Golden, Ginam Cho, y el investigador Il-Taeg Cho, tuvieron la idea de buscar proteínas importantes para el contacto ER-mitocondrial utilizando un método desarrollado recientemente para mostrar el contacto entre proteínas. El método aprovecha una enzima llamada ascorbato peroxidasa, o APEX, que puede unir biotina comúnmente conocida como vitamina B7 a las proteínas cercanas. El equipo diseñó células para producir mitocondrias que tenían APEX adherido a sus membranas externas, y luego agregó biotina a las células para que APEX la use para marcar las proteínas cercanas.

Luego, el equipo aisló partes de la celda que contenía la sala de emergencias, purificó las proteínas que tenían biotina unida, e identificó los encontrados en la sala de emergencias mediante espectrometría de masas. Debido a que el APEX estaba unido a las mitocondrias, solo aquellas proteínas que se acercaron mucho a las mitocondrias podrían haber tenido biotina unida. Por lo tanto, la biotina sirvió como una especie de sello de pasaporte que indicaba qué proteínas habían estado involucradas en el contacto ER-mitocondria.

"Anteriormente era factible mirar solo una molécula a la vez para evaluar con qué interactuaba, "Dijo Golden." El método que hemos utilizado es más rápido y permite una mirada imparcial a todo el sistema y lo que está sucediendo en la interfaz de ese orgánulo ".

Usando este método de detección, los investigadores se concentraron en una proteína ER llamada RTN1a, que anteriormente se sabía que contribuía a la forma del ER. En experimentos de seguimiento, confirmaron que esta proteína también ayudó a que las mitocondrias se adhieran al RE.

Este estudio plantea la posibilidad de que los defectos en RTN1a puedan contribuir a los problemas que experimentan los pacientes con enfermedades neurodegenerativas, pero los investigadores no lo sabrán con certeza hasta que realicen experimentos adicionales, incluidos estudios similares en células neuronales.

Golden especula que las proteínas importantes para el contacto ER-mitocondrial podrían ser diferentes en diferentes tipos de células.

"¿El hígado usa las mismas proteínas para controlar este tipo de interacciones que las células neurales? ¿Es una [proteína] más importante para el intercambio de calcio y otro conjunto de proteínas más importante para el intercambio de lípidos?" Preguntó Golden. "Creo que hay mucha biología celular que simplemente no conocemos y podría responderse [usando este método]".

El equipo ahora está utilizando el método de espectrometría de masas APEX para comparar proteínas involucradas en contactos ER-mitocondrial entre células neurales normales y derivadas del paciente.

"Hay muchas cosas interesantes que podemos hacer, "Dijo Il-Taeg Cho.