Los físicos descubren que los orgánulos crecen en ráfagas aleatorias

Las células eucariotas, las que componen la mayor parte de la vida tal como la conocemos, incluidos todos los animales, plantas y hongos, son objetos altamente estructurados.

Estas células ensamblan y mantienen sus propias partes internas más pequeñas: los orgánulos unidos a la membrana como los núcleos, que almacenan información genética, o las mitocondrias, que producen energía química. Pero queda mucho por aprender acerca de cómo se organizan en estos compartimentos espaciales.

Físicos de la Universidad de Washington en St. Louis realizaron nuevos experimentos que muestran que las células eucariotas pueden controlar de manera sólida las fluctuaciones promedio en el tamaño de los orgánulos. Al demostrar que los tamaños de los orgánulos obedecen a una relación de escala universal que los científicos predicen teóricamente, su nuevo marco sugiere que los orgánulos crecen en ráfagas aleatorias a partir de un grupo limitado de bloques de construcción.

El estudio fue publicado el 6 de enero en Cartas de revisión física.

«En nuestro trabajo, sugerimos que los pasos por los que crecen los orgánulos, lejos de ser un ensamblaje ordenado ‘ladrillo por ladrillo’, ocurren en ráfagas estocásticas», dijo Shankar Mukherji, profesor asistente de física en Artes y Ciencias.

«Tales ráfagas limitan fundamentalmente la precisión con la que se controla el tamaño de los orgánulos, pero también mantienen el ruido en el tamaño de los orgánulos dentro de una ventana estrecha», dijo Mukherji. «El crecimiento en ráfaga proporciona un mecanismo biofísico general mediante el cual las células pueden mantener, en promedio, tamaños de orgánulos confiables pero plásticos».

Los orgánulos deben ser lo suficientemente flexibles para permitir que las células crezcan o se encojan según lo exijan los entornos. Aún así, el tamaño de los orgánulos debe mantenerse dentro de ciertos límites. Los biólogos han identificado previamente ciertos factores moleculares que regulan el tamaño de los orgánulos, pero este estudio proporciona nuevos conocimientos sobre los principios cuantitativos que subyacen al control del tamaño de los orgánulos.

Si bien este estudio utilizó la levadura en ciernes como organismo modelo, el equipo está entusiasmado por explorar cómo se utilizan estos mecanismos de ensamblaje en diferentes especies y tipos de células. Mukherji dijo que planean examinar lo que estos patrones de robustez pueden enseñarnos sobre cómo aprovechar el ensamblaje de orgánulos para aplicaciones de bioingeniería y cómo detectar defectos en la biogénesis de orgánulos en el contexto de una enfermedad.

«El patrón de solidez del tamaño de los orgánulos se comparte entre la levadura en ciernes y las células iPS humanas», dijo Mukherji. «Los mecanismos moleculares subyacentes que producen estos estallidos aún no se han dilucidado por completo y es probable que sean específicos de orgánulos y potencialmente específicos de especies».