Explicación de Términos
Retículo endoplásmico
El retículo endoplásmico (ER) es una estructura de membrana presente en el interior de las células que desempeña funciones fundamentales para el funcionamiento celular. Se extiende alrededor del núcleo celular formando una red amplia y compleja. El retículo endoplásmico se divide en dos tipos principales: retículo endoplásmico rugoso (RER) y retículo endoplásmico liso (REL).
El retículo endoplásmico rugoso (RER) debe su nombre a su apariencia rugosa debido a la presencia de ribosomas, estructuras encargadas de la síntesis de proteínas, adheridas a su superficie. La función principal del RER es plegar, modificar y enviar las proteínas recién sintetizadas a su destino adecuado dentro de la célula.
Por otro lado, el retículo endoplásmico liso (REL) no posee ribosomas y presenta una apariencia lisa. El REL desempeña funciones principales en la síntesis de lípidos y esteroides, el metabolismo de carbohidratos y la detoxificación de toxinas.
El retículo endoplásmico juega un papel central en la síntesis de proteínas y el metabolismo de lípidos, contribuyendo al mantenimiento de la célula a través de estos procesos. Además, el retículo endoplásmico funciona como parte de la respuesta al estrés celular, detectando y corrigiendo anomalías en el plegamiento de proteínas. Esta respuesta al estrés desde el retículo endoplásmico desempeña un papel crucial en el equilibrio entre la supervivencia y la muerte celular.
Ribosomas
Los ribosomas son pequeñas estructuras presentes en el interior de las células de los organismos vivos y desempeñan un papel importante en la producción de proteínas, es decir, la síntesis de proteínas. Esto implica la transcripción de la información genética del ADN al ARN, que luego es leído por los ribosomas para traducirse en proteínas, lo cual es fundamental para la expresión de la información genética básica en los seres vivos.
Los ribosomas están compuestos por dos subunidades: una subunidad grande y una subunidad pequeña, formadas por ARN ribosómico (ARNr) y proteínas ribosómicas.
El proceso de síntesis de proteínas realizado por los ribosomas es el siguiente:
- El ARN mensajero (ARNm) se une a la subunidad pequeña del ribosoma.
- Después de reconocer una secuencia específica (códon de inicio) en el ARNm, la subunidad grande se une, formando así un ribosoma completo.
- El ribosoma traduce el ARNm mientras se desplaza a lo largo de este, traduciendo cada codón (tres nucleótidos en el ARNm) en el aminoácido correspondiente. Esta traducción es realizada por moléculas de ARN de transferencia (ARNt) especiales.
- Al finalizar la traducción, la proteína recién sintetizada es liberada del ribosoma y cumple su función biológica posterior.
Los ribosomas pueden encontrarse en diversas ubicaciones dentro de la célula, como en el citoplasma flotante libremente o unidos a la superficie del retículo endoplásmico rugoso (RER) y las mitocondrias, dependiendo del tipo de proteínas que sintetizan y su destino posterior.
Aparato de Golgi
El aparato de Golgi es una estructura de membrana presente en el interior de las células que desempeña un papel principal en la modificación, clasificación y empaquetamiento de proteínas y lípidos recién sintetizados. Recibe su nombre del científico italiano Camillo Golgi.
El aparato de Golgi está compuesto por una serie de estructuras aplanadas y en forma de saco llamadas vesículas de Golgi, que se apilan para formar el aparato de Golgi en su conjunto. El aparato de Golgi tiene dos caras principales: la cara cis (cara formadora), que es la entrada donde las proteínas y lípidos recién sintetizados son enviados desde el retículo endoplásmico, y la cara trans (cara madura), que es la salida hacia otras partes de la célula.
Las principales funciones realizadas en el aparato de Golgi son las siguientes:
- Modificación: Las proteínas y lípidos que pasan por el aparato de Golgi experimentan diversas modificaciones químicas (como la adición o modificación de glucosilaciones) que regulan sus funciones.
- Clasificación: Las proteínas y lípidos modificados se someten a un proceso de clasificación que determina su destino posterior. Estas moléculas pueden ser enviadas a otras partes de la célula (como lisosomas o mitocondrias), a la superficie celular o al exterior de la célula.
- Empaquetamiento: Las proteínas y lípidos destinados a ser enviados se encapsulan en vesículas, que actúan como medio de transporte para estas moléculas.
A través de estas funciones, el aparato de Golgi controla el tráfico de proteínas en la célula y desempeña un papel crucial en el mantenimiento de las funciones celulares.
Generación de EV en el retículo endoplásmico y el aparato de Golgi
Los exosomas, o vesículas extracelulares, son pequeñas estructuras de tipo vesícula que transportan información celular y desempeñan numerosas funciones vitales en el organismo. Facilitan la comunicación intercelular y regulan procesos como el crecimiento, el desarrollo, la respuesta inmunitaria y la progresión de enfermedades. A continuación, se describe en detalle la participación de dos estructuras celulares principales, el retículo endoplásmico y el aparato de Golgi, en la generación de exosomas.
En primer lugar, la generación de exosomas se lleva a cabo a través de una compleja ruta intracelular que involucra al retículo endoplásmico y al aparato de Golgi. El retículo endoplásmico se encarga de plegar, modificar y enviar las proteínas recién sintetizadas en el interior de la célula a su destino adecuado. Específicamente, las proteínas provenientes del retículo endoplásmico son enviadas al aparato de Golgi, donde experimentan una mayor modificación. El aparato de Golgi funciona como un lugar donde las proteínas son modificadas y enviadas tanto dentro como fuera de la célula.
La generación de exosomas comienza en el retículo endoplásmico. Las proteínas y lipoproteínas secretadas desde el retículo endoplásmico se mueven hacia el aparato de Golgi. En este proceso, estas proteínas y lipoproteínas son capturadas en endosomas, pequeñas vesículas intracelulares. Los endosomas actúan como transportadores de material a diferentes partes de la célula.
Una vez que los endosomas maduran, se convierten en estructuras llamadas cuerpos multivesiculares (MVB, por sus siglas en inglés). Dentro del MVB, se forman múltiples vesículas internas, conocidas como precursores de exosomas. Estos precursores contienen diversos componentes como proteínas, lipoproteínas, ARN, entre otros, que serán transportados desde la célula al exterior.
Luego, los MVB son enviados al aparato de Golgi. En el aparato de Golgi, los precursores de exosomas provenientes del MVB experimentan más modificaciones y finalmente se convierten en exosomas maduros. En el aparato de Golgi, se realizan modificaciones importantes que afectan la forma y función de los exosomas, como la adición de glucanos o la fosforilación de proteínas.
Una vez que los exosomas maduran en el aparato de Golgi, se mueven hacia la membrana celular y se fusionan con ella. Esto permite que los exosomas sean liberados al espacio extracelular. Este proceso se conoce como exocitosis y es una forma importante en la que las células comparten información con el entorno externo.
La generación y liberación de exosomas no solo es un mecanismo crucial para que las células interactúen con su entorno, sino que también abre nuevas posibilidades en el diagnóstico y tratamiento de enfermedades. Por ejemplo, se sabe que los exosomas transportan señales que ayudan al crecimiento y propagación de las células cancerosas. Por lo tanto, comprender la generación y función de los exosomas puede conducir a una mejor comprensión de estas enfermedades y encontrar formas más efectivas de tratarlas.
Comprender el papel del retículo endoplásmico y el aparato de Golgi es fundamental para comprender la generación y función de los exosomas. Estas estructuras celulares proporcionan los mecanismos fundamentales para asegurar la correcta formación, modificación y liberación de los exosomas. Por lo tanto, la investigación de los exosomas debe centrarse en estas estructuras celulares y su función.
Como se mencionó anteriormente, los exosomas contienen moléculas de información, como ARN, ADN y proteínas. Estas moléculas se utilizan para la comunicación intercelular y desempeñan un papel en la regulación del comportamiento y la función de las células. Además, se cree que los exosomas también participan en la transmisión de información desde el entorno externo hacia las células.
¿Cuándo se incorporan los microARN en los exosomas?
Los microARN (miARN) contenidos en los exosomas se incorporan tempranamente en el proceso de generación de los exosomas, durante la formación de los endosomas, que son precursores de los exosomas. Específicamente, los miARN presentes en el citoplasma celular son capturados en los endosomas durante su formación.
El mecanismo exacto mediante el cual los miARN del citoplasma celular se incorporan a los endosomas aún no se ha elucidado completamente. Sin embargo, se han sugerido algunas posibilidades basadas en múltiples estudios.
- Proteínas de unión al ARN (RBP, por sus siglas en inglés): Es posible que ciertas proteínas de unión al ARN se unan a los miARN y faciliten su incorporación en los endosomas. Estas proteínas de unión al ARN se unen a los miARN y pueden desempeñar un papel en su captura en los endosomas.
- Proteína humana AGO2: Se cree que la proteína humana AGO2 tiene un papel en la incorporación de los miARN en los endosomas. AGO2 se une a los miARN y podría facilitar su captura en los endosomas.
- Complejo de clasificación endosomal requerido para el transporte (ESCRT, por sus siglas en inglés): Este complejo está involucrado en la maduración de los endosomas y la formación de exosomas. Aunque aún no está claro cómo está involucrado en la captura de miARN en los endosomas, algunos estudios han sugerido una relación.
Estos mecanismos sugieren la posibilidad de que los miARN del citoplasma celular sean capturados en los endosomas, pero aún se descon ocen los detalles y las funciones específicas de cada uno. La investigación sobre la relación entre los exosomas y los miARN sigue en curso, y se espera que se revele más información sobre los mecanismos detallados en el futuro.
Un estudio interesante fue publicado en 2022. Me gustaría resumir su contenido en un futuro próximo.
Los miARN capturados en los endosomas son encapsulados en vesículas intraluminales, también conocidas como exosomas, cuando los endosomas maduran y se convierten en cuerpos multivesiculares (MVB, por sus siglas en inglés). Estas vesículas eventualmente se convierten en exosomas y son liberadas al espacio extracelular, transportando consigo los miARN.
Cabe mencionar que la incorporación de miARN en los exosomas no es aleatoria, sino que ciertos miARN son selectivamente capturados en los exosomas. Aunque aún no se comprende completamente el mecanismo de esta selectividad, se cree que varios factores, como proteínas de unión al ARN específicas, están involucrados en este proceso.
Por lo tanto, los miARN se incorporan a los endosomas durante la etapa de formación de los exosomas y luego son transportados junto con los exosomas a través del proceso de maduración y liberación de los exosomas, llevándolos al espacio extracelular.
La comprensión de los mecanismos de producción de exosomas es fundamental para lograr aplicaciones terapéuticas de los exosomas. Sin embargo, dado que todavía hay muchos aspectos desconocidos, se requiere más investigación. Continuaré siguiendo de cerca este campo y actualizándome en el futuro.
