Los orgánulos dentro de las células son pequeños motores que encapsulan procesos que permiten que las células vivan.

Pero los científicos han descubierto recientemente que algunos orgánulos no están unidos por una membrana, y estudiar estos compartimentos en las bacterias podría abrir las puertas para comprender cómo hacer que algunas bacterias prosperen, y cómo frustrar a los demás.

Durante la ultima decada, Los científicos se han dado cuenta de que las células eucariotas (células que contienen un núcleo y orgánulos unidos a una membrana) también utilizan lo que se denominan orgánulos sin membrana. Estos orgánulos sin membrana confinan una variedad de procesos para que las células puedan funcionar correctamente, dice Anthony Vecchiarelli, profesor asistente de molecular, biología celular y del desarrollo en la Universidad de Michigan.

Ahora, una revisión de la UM dirigida por el estudiante graduado Christopher Azaldegui e incluyendo a Vecchiarelli y Julie Biteen, profesor asociado de química y biofísica, demuestra cómo los orgánulos sin membrana también operan dentro de las células bacterianas. La revisión caracteriza 10 ejemplos de orgánulos sin membrana que se encuentran en una variedad de bacterias, que puede ser regulado / formado por un proceso llamado separación de fase líquido-líquido.

"Puedes pensar en ello como cuando mezclas aceite con vinagre:ambos permanecen líquidos, pero se separan el uno del otro, "Dijo Vecchiarelli.

Las gotas de líquido se forman cuando biomoléculas como proteínas y ácidos nucleicos como el ARN se separan del citoplasma de la célula. Estas gotitas de líquido se ensamblan a través de interacciones débiles, ya sean interacciones proteína-proteína o interacciones proteína-ácido nucleico. Estos orgánulos sin membrana están involucrados en una amplia variedad de procesos en bacterias como el metabolismo, organización de los cromosomas, segregación cromosómica, división celular, patogénesis y replicación del ADN, traducción y transcripción.

Es importante comprender cómo funcionan estos orgánulos sin membrana porque responden mucho más que los orgánulos unidos a la membrana a los cambios en su entorno, incluida la temperatura, la acidez del citoplasma celular o la disponibilidad de nutrientes en la célula. Por ejemplo, Azaldegui describe un transportador en la bacteria tuberculosis que puede sufrir una separación de fases para ensamblar la maquinaria necesaria para la virulencia de la tuberculosis. La interrupción de la separación de fases líquido-líquido interrumpiría el desarrollo de la enfermedad de la bacteria.

El laboratorio de Vecchiarelli en particular estudia el carboxisoma, un orgánulo de fijación de carbono que se encuentra en las cianobacterias (a menudo llamadas algas verdeazuladas), un tipo de bacteria que puede causar enfermedades en humanos u otros animales que la encuentren. Pero el carboxisoma convierte el dióxido de carbono de la atmósfera en azúcar que las cianobacterias utilizan para crecer. Las cianobacterias que se alimentan del dióxido de carbono atmosférico juegan un papel clave en el secuestro global de carbono.

"Aparte de su capacidad para producir toxinas, las cianobacterias también son responsables de fijar casi el 35% de todo el carbono global, en gran parte debido a la capacidad de concentración de carbono del carboxisoma ", dijo Vecchiarelli. Entender cómo el carboxisoma elimina el dióxido de carbono de nuestra atmósfera ciertamente tiene un papel importante en la comprensión de cómo mitigar el cambio climático".

Los científicos recién ahora están comenzando a identificar orgánulos sin membrana en las bacterias porque las bacterias son mucho más pequeñas que las células eucariotas, del orden de 10 a 100 veces más pequeñas, dice Azaldegui. Con esta revisión, Azaldegui espera proporcionar una plataforma para estudiar orgánulos sin membrana en bacterias de una manera más estandarizada; en este caso, utilizando una técnica llamada microscopía de superresolución, una técnica que desarrolla en el laboratorio de Julie Biteen.

"Mediante el uso de microscopía de fluorescencia para detectar y señalar con precisión la posición de una molécula a la vez, podemos resolver la organización y el movimiento, incluso dentro de las células bacterianas. Este enfoque es particularmente importante porque es compatible con células vivas, "dijo Biteen, profesor asociado de química y biofísica.

Los láseres y la preparación de la muestra no dañan las células, y las imágenes de fluorescencia se realizan en un microscopio de sobremesa estándar, a diferencia de la microscopía electrónica que requiere una atmósfera de vacío en la que las células no pueden vivir.

"En el laboratorio del profesor Biteen, Hemos desarrollado herramientas de microscopía de súper resolución que rompen el límite convencional de resolución para ver estructuras en la escala de 10 a 30 nanómetros. ", Dijo Azaldegui." Empecé a pensar en cómo estas herramientas serían bastante útiles para estudiar orgánulos sin membrana, y cómo puedo desarrollar una forma más rigurosa y cuantitativa de evaluar estas gotitas en bacterias ".