El sexo (bueno, no exactamente) y el orgánulo soltero

“Small things considered” The Microbe blog
Traducción de un comentario de Moselio Schaechter difundido en el foro “Considerando los pequeños detalles”
Septiembre 2007-10-23



Publicamos hace poco un trabajo sobre la división y- para algunas mitocondrias- la fusión de los orgánulos. Destacábamos que en las células de muchos organismos las mitocondrias carecen de identidad permanente. Más bien las mitocondrias se funden entre ellas y después se dividen. Durante su división son constreñidas por la acción especial de “proteínas estranguladoras”, las dinaminas. Al estar en un gran número de copias puede que no sea necesario un mecanismo especial para asegurar la precisión en su segregación durante la división celular.
¿Pero qué ocurre en los organismos que tienen una sola mitocondria o un solo cloroplasto? ¿No implica este simple hecho algún grado de restricción en la división del orgánulo? Cuidado, porque esto es una pregunta capciosa. En las mitocondrias que se funden y se fragmentan, el número de estos orgánulos es indeterminado. Sin embargo, en algunos organismos unicelulares sería razonable decir que el número de un tipo dado de orgánulo por célula es uno. Las pruebas se basan no sólo en la morfología, sino también en la coherencia entre la división de la célula y la división del orgánulo.


En esquema, una C. merolae en divisióncontiene un núcleo, una mitocondria en forma de “V”, un plástido conforma de mancuerna, un microcuerpo y un aparato de Golgi. Fuente: M. Matsuzaki et al. 2004. Genome sequence of the ultrasmall unicellular red alga Cyanidioschyzon merolae 10D. Nature 428: 653-657.

Un organismo favorito para tales estudios es una pequeña alga roja, Cyanidioschyzon merolae (nos acostumbraremos a su nombre, porque en el futuro seguramente se oirá hablar más de ella). C. merolae tiene solo una mitocondria y un cloroplasto, ambos se dividen una vez durante cada ciclo celular, pero no necesariamente al mismo tiempo. Pero antes de entrar en detalles deberíamos presentar al organismo. C. merolae es un alga roja que tan solo mide 2 µm y carece de pared celular rígida. Vive en manantiales termales ácidos: pH menor de 2, temperatura de 45 ° C. Por suerte, la división de la célula, del cloroplasto y de la mitocondria se pueden sincronizar alternando períodos de luz y oscuridad. Sus genomas nuclear y organellar han sido secuenciados, revelando varios rasgos únicos. Por ejemplo, tiene sólo tres copias de genes ribosomales, casi ningún intrón, ningún gen de miosina, y dos genes de dinamina que sirven sólo para la división de la mitocondria y del plástido. Con aproximadamente 16 Mbp, su genoma nuclear es uno de los más pequeños conocidos en eucariotas no simbióticos y hoy en día parece el más pequeño de todos los de eucariotas fotosintéticos. Juntemos todo y saldrá un útil organismo modelo.
¿Cómo se dividen los orgánulos de C. merolae? Hemos de saber que en la mayoría de los eucariotas a los orgánulos los desplazan los elementos del citosqueleto: los microtúbulos y/o los microfilamentos. Pero C. merolae, como indica la ausencia de actomiosina, de genes de miosina, y la indetectable expresión de los genes de actina, carece de citoesqueleto convencional. Sin embargo tiene microtúbulos y a-tubulina típica, así como dinaminas (GTPasas involucradas en el tráfico de la membrana). Se las arregla con lo que tiene y usa estos componentes para conectar la división de los orgánulos con la mitosis. Durante la división la mitocondria se asocia directamente con el huso mitótico, sugiriendo que se acopla físicamente con la mitosis y que quizás su división es necesaria antes de que el huso se pueda elongar. Las mitocondrias hijas se asocian con los cuerpos polares del huso y así segregan hasta los polos opuestos de la célula. (Como esto también ocurre en las levaduras los autores postulan que es un mecanismo muy extendido en los eucariotas). Al separarse las  mitocondrias hijas la dinamina se pega a cada una y a la punta de un microtúbulo estirándose entre medias.
Algunos detalles interesantes sobre la maquinaria de división. Lo mismo la de las mitocondrias como la de los cloroplastos necesita tanto FtsZ (un homólogo de la proteína de división bacteriana, en este caso codificada en el genoma nuclear) como dinamina (una proteína específica de eucariotas). Cuando se extrae la maquinaria de división del cloroplasto contiene anillos súper-retorcidos y espirales, sugiriendo que estos componentes se contraen activamente durante la división del orgánulo. De hecho las espirales pueden contraerse activamente tras ser estiradas mediante pinzas ópticas.
Para apreciar completamente todos estos detalles se necesita hacer una lectura más profunda. De todas formas, se puede entender que la división de los orgánulos de este eucariota, con el menor de los genomas entre los organismos prototróficos, es un proceso fiable y bien regulado que coordina componentes de origen bacteriano y eucariótico. Cuando uno no tiene duplicados de un orgánulo sin pareja, no puede permitirse cometer errores.


traducción: Magaly Roldán, Miguel Vicente

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