Sus resultados muestran que las proteínas responsables de la producción de energía, conocidas como complejo respiratorio, no actúan solas. En cambio, se ensamblan en grandes estructuras llamadas "supercomplejos", que desempeñan un papel clave en la producción eficiente de ATP, la principal fuente de energía de la célula.
Las mitocondrias se encuentran en las células de casi todos los organismos vivos, incluidas las plantas, los animales y los humanos. Utilizan el oxígeno que respiramos y los carbohidratos de nuestros alimentos para producir ATP, que impulsa las funciones básicas de las células y, por lo tanto, produce energía.
Aunque estos complejos de la cadena respiratoria se descubrieron hace 70 años, aún se desconoce su organización exacta dentro de las mitocondrias. Utilizando tecnología de tomografía crioelectrónica de última generación, los investigadores dirigidos por el Dr. Florent Waltz y el profesor Ben Engel del Biocentro de la Universidad de Basilea pudieron crear imágenes de alta resolución de la cadena respiratoria directamente dentro de las células con una resolución sin precedentes. Los hallazgos fueron publicados en la revista Science.
"Nuestros datos muestran que las proteínas respiratorias se organizan en regiones específicas de la membrana de las mitocondrias y se unen para formar un tipo principal de supercomplejo", explica Florent Waltz, investigador de SNSFAmbizione y primer autor del estudio. "Utilizando microscopía electrónica, los supercomplejos individuales son claramente visibles: podemos ver directamente cómo se estructuran y funcionan. El supercomplejo respiratorio bombea protones a través de la membrana mitocondrial. El complejo generador de ATP actúa como un molino de agua, utilizando este flujo de protones para impulsar la producción de ATP".
Los investigadores examinaron las mitocondrias en células vivas de Chlamydomonas reinhardtii. "Nos sorprendió mucho que todas las proteínas estuvieran realmente organizadas en supercomplejos como este", dijo Walz. "Esta estructura puede hacer que la producción de ATP sea más eficiente, optimizar el flujo de electrones y minimizar la pérdida de energía".
Además del supercomplejo, los investigadores también pudieron examinar más de cerca la estructura de la membrana mitocondrial. "Es algo que recuerda al tejido pulmonar: la membrana mitocondrial interna tiene muchos pliegues que aumentan el área de superficie para acomodar tantos complejos respiratorios como sea posible", dijo Engel.
En el futuro, los investigadores pretenden descubrir por qué los complejos respiratorios están interconectados y cómo esta sinergia aumenta la eficiencia de la respiración celular y la producción de energía. La investigación también puede proporcionar nuevos conocimientos sobre biotecnología y salud.
"Estudiando la estructura de estos complejos en otros organismos podemos obtener una comprensión más amplia de su organización básica", explica Walz. "Esto no sólo podría revelar adaptaciones evolutivas, sino que también podría ayudarnos a comprender por qué la alteración de estos complejos conduce a enfermedades humanas".
Compilado de /ScitechDaily