biologia

Funciones y disfunciones de la dinámica mitocondrial

Resumen | Recientes hallazgos han despertado un renovado aprecio por la naturaleza muy dinámica de la mitocondria. Estos orgánulos constantemente fusionan y dividen, y son transportados activamente a ubicaciones subcelulares específicos. Estos procesos dinámicos son esenciales para el desarrollo de los mamíferos, y defectos conducen a laenfermedad neurodegenerativa. Pero ¿cuáles son los mecanismos moleculares que controlan la dinámica mitocondrial, y por qué son importantes para la función mitocondrial? Se revisan estas cuestiones y explorar cómo los defectos en la dinámica mitocondrial pueden causar enfermedad neuronal.

En la década de 1950, los estudios de microscopía electrónica seminales llevaron a la visión canónica de lasmitocondrias como orgánulos en forma de frijol. Estos estudios revelaron las características ultraestructurales de las mitocondrias, que incluyen membranas lipídicas dobles e inusuales pliegues membrana interna denominados crestas. Estudios recientes han llevado a un renovado aprecio por el hecho de que la estructura mitocondrial es altamente dinámico. Las mitocondrias tienen drásticamentediferentes morfologías dependiendo del tipo de célula y, incluso en la misma célula, la mitocondria puede tomar en una gama de morfologías, a partir de pequeñas esferas o varillas cortas a largas túbulos. En los fibroblastos, por ejemplo, las mitocondrias visualizadas con proteínas fluorescentes o colorantes específicos típicamente forman túbulos con diámetros de ~ 0,5 mm, pero su longitud puede variardesde 1 hasta 10 mm o más.

Más sorprendente aún, los estudios de imágenes en células vivas indican que las mitocondrias se mueven constantemente y se someten a las transiciones estructurales. Túbulos mitocondriales se mueven con sus ejes longitudinales alineados a lo largo de las pistas del citoesqueleto. Persona mitocondrias puede encontrarse entre sí durante estos movimientos y se someten afusión, lo que resulta en la fusión de las membranas dobles y la mezcla de ambas membranas de lípidos y contenido intramitocondrial (CAJA 1). Por el contrario, una mitocondria individuo puede dividir por fisión para producir dos o más mitocondrias corto.

¿Cuáles son los mecanismos moleculares que subyacen a estos comportamientos inusuales, y no tienen consecuencias para la función mitocondrial yla fisiología de la célula? En esta revisión, se discute la naturaleza dinámica de la mitocondria y resumimos los mecanismos que conducen a la fusión y la fisión mitocondrial. Además, se discuten los últimos conocimientos sobre cómo estos procesos afectan a la función de las mitocondrias. Además de controlar la forma de las mitocondrias, la fusión y la fisión son cruciales para el mantenimiento delas propiedades funcionales de la población mitocondrial, incluyendo su capacidad respiratoria. Por otra parte, la dinámica mitocondrial tiene un papel clave en el desarrollo de mamíferos, varias enfermedades neurodegenerativas y la apoptosis.

Las mitocondrias como orgánulos dinámicos
Por varios criterios, las mitocondrias son orgánulos dinámicos. En primer lugar, la forma y tamaño de lasmitocondrias son muy variables y están controlados por la fusión y la fisión. En segundo lugar, las mitocondrias son transportados activamente en las células y pueden tener definido distribuciones subcelulares. Por último, la estructura interna de las mitocondrias puede cambiar en respuesta a su estado fisiológico.

Forma dinámica. La longitud, forma, tamaño y número de las mitocondrias soncontrolados por la fusión y la fisión (figura 1a). En el estado estacionario, las frecuencias de los eventos de fusión y de fisión se equilibran para mantener la morfología general de la población mitocondrial. Cuando este equilibrio es perturbado experimentalmente, se pueden producir transiciones dramáticas en la forma mitocondrial. Los estudios genéticos en levadura y mamíferos indicar que las...