Tus células se parecen más a una lámpara de lava que a un edificio

Por: Fernanda Galván Gómez, Erika Mariela Morales Martínez y Katia Aviña Padilla

Cuando recordamos las clases de ciencias naturales de la primaria, solemos recordar imaginar a la célula como una especie de fábrica o una casa dividida en habitaciones perfectamente ordenadas. Estas analogías nos enseñaron que la mayoría de los organelos celulares necesitan de una membrana para funcionar; el núcleo, la mitocondria, e incluso los lisosomas.

Sin embargo, los microscopios revelaban algo intrigante. En el interior de las células , había una especie de “manchas” que, aunque no tenían membrana, eran capaces de mantenerse unidas e incluso organizar moléculas.

Era un misterio el cómo estas estructuras no se disolvían en el citoplasma, pero la respuesta no estaba en la biología tradicional, sino en las leyes de la física.

Para comprender este fenómeno, simplemente basta con ir a la cocina. Si uno mezcla aceite, agua y vinagre y los agita con fuerza, se formarán gotas que se separan espontáneamente del resto del líquido. Esto es un principio físico conocido como separación de fases líquido-líquido, y es exactamente lo que ocurre dentro de las células, puede incluso decirse que nuestras células funcionan de manera similar a una lámpara de lava.

A las gotas microscópicas que se forman, se les llama condensados biomoleculares, y se forman gracias a ciertas proteínas que poseen regiones intrínsecamente desordenadas, es decir, que hay partes de su estructura que son altamente interactivas y flexibles. Este tipo de proteínas prefieren unirse entre ellas antes que mezclarse con el citoplasma.

Los condensados biomoleculares[MCSA1]  son muy eficaces dentro de la célula, pues se ensamblan en cuestión de segundos sin necesidad de construir una membrana, y pueden desarmarse rápidamente cuando ya no son necesarios. Un ejemplo de ello es que cuando la célula está en peligro, ante situaciones de estrés, la célula responde de inmediato formando “gránulos de estrés”, líquidos que atrapan y protegen al ARN; cuando el peligro ha pasado, simplemente se disuelven y todo vuelve a la normalidad.

Pero como todo mecanismo biológico, tiene un cierto margen de error. Estos condensados tienen un equilibrio físico frágil por su naturaleza líquida y dinámica, si la gota dejase de ser líquida y pasase a estado sólido, podría transformarse en un agregado tóxico inamovible. Algunas investigaciones han demostrado que esta falla es un mecanismo subyacente en enfermedades como el Alzheimer y la Esclerosis Lateral Amiotrófica.

Comprender que las células no son simples estructuras similares a una casa de habitaciones aisladas, sino un conjunto de líquidos dinámicos ha sido una de las ideas más revolucionarias en la biología molecular. Los condensados biomoleculares han demostrado que para comprender la vida en su totalidad, se necesita observar cómo la física y la biología trabajan juntas para lograr un equilibrio.

Referencias Bibliográficas

1.    Banani, S. F., Lee, H. O., Hyman, A. A., & Rosen, M. K. (2017). Biomolecular condensates: Organizers of cellular biochemistry. Nature Reviews Molecular Cell Biology, 18(5), 285–298. https://doi.org/10.1038/nrm.2017.7

2.    Shin, Y., & Brangwynne, C. P. (2017). Liquid phase condensation in cell physiology and disease. Science, 357(6357), eaaf4382. https://doi.org/10.1126/science.aaf4382

Patel, A., Lee, H. O., Jawerth, L., Maharana, S., Jahnel, M., Hein, M. Y., Stoynov, S., Mahamid, J., Saha, S., Franzmann, T. M., Pozniakovski, A., Poser, I., Maghelli, N., Royer, L. A., Weigert, M., Myers, E. W., Grill, S., Drechsel, D., Hyman, A. A., & Alberti, S. (2015). A Liquid-to-Solid phase transition of the ALS protein FUS accelerated by Disease mutation. Cell, 162(5), 1066–1077. https://doi.org/10.1016/j.cell.2015.07.047 

 [MCSA1]son biomoleculares o moleculares?