Las mitocondrias actúan como sensores para la molécula esencial del hierro, según revela un estudio

Las mitocondrias sirven como sensores para el compuesto vital de hierro hemo, según un estudio innovador publicado en Nature. Investigadores de la Ludwig-Maximilians-Universität München, dirigidos por el profesor Lucas Jae, han descubierto un mecanismo de larga data a través del cual las mitocondrias detectan y responden a los cambios en los niveles de hemo. Este descubrimiento destaca el papel central de las mitocondrias en el mantenimiento de la homeostasis celular y la adaptación a las condiciones ambientales. El estudio revela que las mitocondrias, que se cree que se originaron de antepasados bacterianos, han estado monitoreando los niveles de hemo durante más de 700 millones de años.

El hemo, una forma de hierro esencial para el transporte de oxígeno y varias funciones celulares, puede volverse dañina cuando está presente en exceso. Para evitar la toxicidad, las células deben regular los niveles de hemo con precisión. El equipo de investigación descubrió que las mitocondrias activan un interruptor molecular conocido como HRI cuando el hemo es escaso. Esta activación reduce la síntesis de proteínas, ayudando a mantener el equilibrio dentro de la célula. Cuando los niveles de hemo disminuyen, una proteína mitocondrial llamada DELE1 se libera en el citoplasma. Interactúa con el interruptor HRI, que normalmente permanece inactivo debido a su unión con el hemo. Al desplazar el hemo de HRI, DELE1 activa el interruptor, limitando así la producción de proteínas.

Este proceso es especialmente crucial durante el desarrollo de los glóbulos rojos, donde evita la sobreproducción de globina, una proteína asociada del hemo en la hemoglobina. El exceso de globina sin suficiente hemo podría conducir a daño celular. Los hallazgos indican que este sistema regulador opera en todos los tejidos humanos examinados y tiene profundos orígenes evolutivos. Los investigadores rastrearon su presencia hasta organismos simples como Hydra vulgaris, lo que sugiere que la capacidad de detectar y responder a los niveles de hemo es una característica fundamental de la vida. Esta consistencia en todas las especies subraya la importancia de la regulación del hemo para mantener la función celular y la supervivencia.

En los seres humanos, el estudio también señala una adaptación posterior: la capacidad del hemo para inhibir el interruptor HRI. Esto podría mejorar la producción de hemoglobina en el desarrollo de glóbulos rojos, particularmente cuando la actividad mitocondrial es alta y el hemo es abundante. El Dr. Max-Hinderk Schuler, uno de los coautores del estudio, sugiere que la comprensión de este mecanismo podría ofrecer nuevas vías para el tratamiento de trastornos relacionados con la globina y el avance de la investigación sobre la biología del hemo, especialmente en el contexto de enfermedades como la malaria.

Proponen que la integración de estas funciones, producción, detección y respuesta, podría permitir ajustes metabólicos más eficientes. Además, destacan el potencial para manipular esta vía selectivamente, lo que podría conducir a aplicaciones terapéuticas en varios campos médicos. El estudio, titulado "Un antiguo programa mitocondrial sintoniza la traducción a la disponibilidad de hemo", fue realizado por Xiang Zhang y sus colegas. Su trabajo contribuye a un creciente cuerpo de conocimientos sobre la función mitocondrial y sus implicaciones para la salud humana. A medida que se desarrollan más investigaciones, los científicos pueden descubrir formas adicionales de aprovechar este antiguo pero sofisticado sistema para beneficio clínico.