El complejo baile de señales eléctricas dentro de una célula es la clave para muchas preguntas sobre enfermedades y trastornos, pero ha sido difícil de entender, por lo que un equipo de científicos de UChicago inventó una forma de escuchar.
Universidad de Chicago Los científicos son pioneros en un nuevo método para medir la electricidad en las células.
La electricidad es un ingrediente clave en los cuerpos vivos. Sabemos que las diferencias de voltaje son importantes en los sistemas biológicos; impulsan los latidos del corazón y permiten que las neuronas se comuniquen entre sí. Pero durante décadas, no fue posible medir las diferencias de voltaje entre los orgánulos (las estructuras envueltas por membranas dentro de la célula) y el resto de la célula.
Sin embargo, una tecnología pionera creada por científicos de UChicago permite a los investigadores mirar dentro de las células para ver cuántos orgánulos diferentes utilizan voltajes para realizar funciones.
“Los científicos habían notado durante mucho tiempo que los colorantes cargados utilizados para teñir las células se atascaban en las mitocondrias”, explicó el estudiante graduado Anand Saminathan, primer autor del artículo, que se publicó en Nanotecnología de la naturaleza. “Pero se ha trabajado poco para investigar el potencial de membrana de otros orgánulos en células vivas”.
El laboratorio de Krishnan en UChicago se especializa en construir pequeños sensores para viajar dentro de las células e informar sobre lo que está sucediendo, para que los investigadores puedan comprender cómo funcionan las células y cómo se degradan en enfermedades o trastornos. Anteriormente, habían construido este tipo de máquinas para estudiar neuronas y lisosomas, entre otros.
En este caso, decidieron utilizar la técnica para investigar las actividades eléctricas de los orgánulos dentro de las células vivas.
En las membranas de las neuronas, existen proteínas llamadas canales iónicos que actúan como puertas de entrada para que los iones cargados entren y salgan de la célula. Estos canales son esenciales para que las neuronas se comuniquen. Investigaciones anteriores habían demostrado que los orgánulos tienen canales iónicos similares, pero no estábamos seguros de qué roles desempeñaban.
La nueva herramienta de los investigadores, llamada Voltair, permite explorar más esta cuestión. Funciona como un voltímetro que mide la diferencia de voltaje de dos áreas diferentes dentro de una celda. Voltair está construido con ADN, lo que significa que puede ir directamente a la celda y acceder a estructuras más profundas.
En sus estudios iniciales, los investigadores buscaron potenciales de membrana: una diferencia en el voltaje dentro de un orgánulo frente al exterior. Encontraron evidencia de tales potenciales en varios orgánulos, como las redes trans-Golgi y los endosomas de reciclaje, que antes se pensaba que no tenían potenciales de membrana en absoluto.
“Así que creo que el potencial de membrana en los orgánulos podría desempeñar un papel más importante, tal vez ayude a los orgánulos a comunicarse”, dijo el profesor Yamuna Krishnan, experto en nucleic ácido-dispositivos moleculares basados en.
Sus estudios son solo el comienzo, dijeron los autores; Voltair ofrece a los investigadores de muchos campos una forma de responder preguntas que ni siquiera han podido formular. Incluso se puede utilizar en plantas.
“Este nuevo desarrollo al menos iniciará conversaciones e incluso puede inspirar un nuevo campo de investigación”, dijo Saminathan.
Referencia: “Un voltímetro de ADN para orgánulos” por Anand Saminathan, John Devany, Aneesh Tazhe Veetil, Bhavyashree Suresh, Kavya Smitha Pillai, Michael Schwake y Yamuna Krishnan, 2 de noviembre de 2020, Nanotecnología de la naturaleza.
DOI: 10.1038 / s41565-020-00784-1
Financiamiento: Institutos Nacionales de Salud, Junta de Mujeres de la Universidad de Chicago, Searle Funds en The Chicago Community Trust
