Los científicos descubren una parte nunca antes vista de células humanas… y parece un muñeco de nieve con bufanda
Por Christoph Schwaiger
Los científicos dicen que capturaron imágenes en 3D de un nuevo orgánulo al que llaman «hemifusoma», que puede ser un centro de reciclaje en las células humanas.
Las estructuras verdes y naranjas de esta imagen son hemifusomas, orgánulos recién descubiertos que podrían representar una vía de reciclaje previamente desconocida en las células humanas. (Crédito de la imagen: Cortesía de UVA Health)
Se ha descubierto un nuevo orgánulo en las células humanas, y los científicos lo llaman «hemifusoma».
Al igual que los órganos de tamaño natural de nuestro cuerpo, los orgánulos celulares son estructuras especializadas que realizan funciones específicas. Al observar los filamentos que mantienen la forma de las células, Seham Ebrahim, profesora adjunta de la Universidad de Virginia, y su equipo observaron una nueva estructura que aparecía constantemente en las imágenes 3D que creaban.
Lo que al principio parecía un artefacto en las imágenes resultó ser un nuevo orgánulo que podría estar involucrado en la clasificación, el reciclaje y el descarte de proteínas dentro de las células humanas. Ebrahim comparó la forma del hemifusoma con la de un muñeco de nieve con una bufanda: imagine una pequeña cabeza unida a un cuerpo más grande, con un borde delgado separando los dos extremos.
El orgánulo tiene alrededor de 100 nanómetros de diámetro, menos de la mitad del tamaño de una pequeña mitocondria, la famosa fuente de energía de la célula.
Los científicos pudieron observar los hemifusomas gracias a un método llamado criotomografía electrónica (crio-ET) para generar sus imágenes. Esta técnica consistió en congelar rápidamente células de cuatro líneas celulares cultivadas en laboratorio para preservar al máximo sus estructuras, lo que permitió crear imágenes nítidas en 3D.
«Es como una instantánea sin ningún tipo de sustancia química ni colorante», declaró Ebrahim a Live Science. Mediante esta técnica de imagen, pudieron observar el interior de las células en un estado completamente natural, como si fueran bolas de cristal, añadió.
En su artículo, publicado en la revista Nature Communications en mayo, los investigadores escribieron que los rigurosos pasos de procesamiento a los que se someten las células con otras técnicas de imagen probablemente impidieron la observación temprana de los hemifusomas. Además, con otras técnicas que utilizan imágenes para estudiar el tráfico que se desarrolla en una célula viva, el orgánulo probablemente era demasiado pequeño para ser visto, apareciendo como mucho como una mancha borrosa, añadió Ebrahim.
Ebrahim y sus colegas observaban una configuración de vesículas que nunca antes habían observado. Las vesículas son estructuras con forma de globo que se utilizan para transportar sustancias como proteínas y hormonas dentro y entre las células. El nuevo estudio reveló dos vesículas fusionadas con una barrera de grasa de dos capas entre ellas.
«Incluso desde una perspectiva biofísica, es un gran avance», afirmó Ebrahim, «porque, biofísicamente, siempre se ha predicho o teorizado que las vesículas pueden existir en este estado hemifusionado… pero esta fue la primera vez que se observó en una célula viva». Esta observación inspiró el nombre de hemifusoma, ya que la hemifusión se refiere a la fusión parcial de dos bicapas.
Esta imagen de tomografía crioelectrónica (izquierda) y dos esquemas correspondientes (centro y derecha) resaltan la estructura distintiva de un hemifusoma, donde dos membranas de vesícula se conectan a través de un diafragma de hemifusión. (Crédito de la imagen: Cortesía de UVA Health)
Ebrahim argumenta que los hemifusomas pueden clasificarse como orgánulos porque son unidades funcionales autónomas dentro de una célula, a diferencia de estructuras «efímeras» que aparecen temporalmente a medida que las membranas se forman y se dividen. En el artículo, escribió que es improbable que los hemifusomas sean artefactos de la crio-ET.
Los hallazgos de Ebrahim «sugieren que los hemifusomas que visualizan son intermediarios celulares genuinos, no distorsiones inducidas por congelación», dijo Yi-Wei Chang, profesor asistente de bioquímica y biofísica en la Facultad de Medicina Perelman de la Universidad de Pensilvania, que no participó en el trabajo.
Una vez que se hayan confirmado el papel y la función de los hemifusomas a través de estudios adicionales, podrán ser reconocidos como su propia clase de estructuras intermedias que cumplen parte de los procesos de fusión en células de mamíferos, dijo Chang a Live Science en un correo electrónico.
Con su trabajo actual, los investigadores pueden confirmar la existencia del hemifusoma, pero aún no han determinado la función exacta del orgánulo, su ciclo de vida ni su composición. Ebrahim plantea la hipótesis de que los hemifusomas son precursores de ciertos tipos de vesículas. Cree que los hemifusomas podrían desempeñar un papel crucial en el reciclaje o la eliminación de las membranas celulares, lo cual es importante para prevenir la acumulación de sustancias en las células que podrían dificultar su funcionamiento si se acumulan.
Los investigadores escribieron que comprender mejor el funcionamiento de los hemifusomas también podría revelar nuevos conocimientos sobre cómo se manifiestan enfermedades como el Alzheimer. El Alzheimer está relacionado con la eliminación inadecuada de placas proteicas anormales en el cerebro, lo que provoca su acumulación con el tiempo.
«Sin la tomografía crioelectrónica, nos habríamos perdido este descubrimiento», dijo Ebrahim, y agregó que «probablemente haya todo un mundo ahí fuera que aún tenemos que descubrir».
