Descubren arquitectura oculta en gotas celulares que abre nuevas vías contra el cáncer

Las células organizan muchas de sus actividades más importantes utilizando estructuras conocidas como condensados biomoleculares. A diferencia de los compartimentos tradicionales dentro de la célula, estos grupos en forma de gota no están encerrados por membranas. Ayudan a controlar cómo se convierten las instrucciones genéticas del ADN en proteínas, facilitan la eliminación de desechos celulares que podrían volverse tóxicos y pueden incluso desempeñar un papel en la supresión del crecimiento tumoral. Debido a que los condensados se comportan como líquidos que pueden fusionarse, fluir y cambiar rápidamente sus componentes, los científicos habían creído durante mucho tiempo que eran simples gotas no estructuradas.

Sin embargo, una investigación publicada en Nature Structural and Molecular Biology el 2 de febrero de 2026, desafió esta visión. Un equipo del Scripps Research Institute descubrió que algunos condensados no son blobs aleatorios. Por el contrario, están construidos a partir de complejas redes de filamentos proteicos delgados y en forma de hilo. Estas estructuras internas proporcionan a las gotas una arquitectura definida que es crucial para su funcionamiento. Este hallazgo sugiere nuevas estrategias para tratar enfermedades como el cáncer y los trastornos neurodegenerativos.

La profesora Keren Lasker, autora principal del estudio, afirmó: "Desde que nos dimos cuenta de que las interrupciones en la formación de condensados están en el corazón de muchas enfermedades, ha sido un desafío abordarlas terapéuticamente porque parecían carecer de estructura. Este trabajo cambia eso. Ahora podemos ver que algunos condensados tienen una arquitectura interna, y que, lo que es importante, esta estructura es necesaria para la función, abriendo la puerta para apuntar a estos ensamblajes sin membrana de manera similar a como dirigimos fármacos a proteínas individuales".

Investigación sobre la proteína PopZ

Para explorar cómo los condensados pueden actuar como compartimentos sin membranas, el laboratorio de Lasker examinó una proteína bacteriana llamada PopZ. En ciertas bacterias en forma de varilla, PopZ se reúne en los polos celulares, formando condensados que organizan otras proteínas necesarias para la división celular. Trabajando estrechamente con el profesor Ashok Deniz y el profesor asistente Raphael Park, quienes co-lideraron el estudio, el equipo utilizó tomografía electrónica criogénica (cryo-ET). Este método de imagen funciona de manera similar a una tomografía computarizada a escala molecular, permitiendo a los investigadores observar estructuras celulares con un detalle notable. Las imágenes revelaron que las proteínas PopZ se ensamblan en filamentos a través de un proceso cuidadosamente ordenado. Estos filamentos luego forman un andamiaje que determina las características físicas del condensado.

Cambios en la forma de la proteína dentro de los condensados

Los investigadores profundizaron aún más para examinar cómo se comportan las moléculas individuales de PopZ. Usando transferencia de energía por resonancia de F"o"rster (FRET), una técnica que detecta pequeños cambios de distancia dentro de las proteínas al medir la transferencia de energía entre etiquetas fluorescentes, descubrieron que PopZ cambia de forma dependiendo de su ubicación. La proteína adopta una conformación fuera de un condensado y una diferente dentro de él.

El investigador Daniel Scholl, primer autor y exinvestigador postdoctoral en los laboratorios de Lasker y Deniz, comentó: "Darse cuenta de que la conformación de la proteína depende de la ubicación nos brinda múltiples maneras de diseñar funciones celulares".

Por qué la estructura de los filamentos es esencial

Para probar si los filamentos eran meros detalles estructurales o realmente necesarios para la vida, el equipo diseñó una versión mutante de PopZ que ya no podía formar filamentos. Los condensados alterados se volvieron mucho más fluidos y tenían una menor tensión superficial. Cuando estos cambios se introdujeron en bacterias vivas, las células dejaron de crecer y no lograron separar adecuadamente su ADN. Esto demostró que las propiedades físicas del condensado, no solo sus ingredientes químicos, son vitales para el funcionamiento celular normal.

Implicaciones para el cáncer y las enfermedades neurodegenerativas

A pesar de que los experimentos se centraron en bacterias, los hallazgos tienen una relevancia más amplia. En las células humanas, los condensados basados en filamentos llevan a cabo dos tareas principales: limpiar proteínas dañadas o tóxicas y controlar el crecimiento celular. Si los condensados de limpieza se descomponen, las proteínas dañinas pueden acumularse, lo que es una característica definitoria de enfermedades neurodegenerativas como la ELA. Si los condensados que regulan el crecimiento fallan, los mecanismos protectores que previenen tumores pueden colapsar, contribuyendo a cánceres como el de próstata, mama y endometrio.

La profesora Lasker concluyó: "Al demostrar que la arquitectura del condensado es tanto definible como funcionalmente crítica, el trabajo plantea la posibilidad de diseñar terapias que actúen directamente sobre la estructura del condensado y corrijan la desorganización subyacente que permite que la enfermedad se instale".

El estudio, titulado "La ultrastructura filamentosa del condensado PopZ es requerida para su función celular", fue realizado por Daniel Scholl, Tumara Boyd, Andrew P. Latham, Alexandra Salazar, Asma Khan, Steven Boeynaems, Alex S. Holehouse, Gabriel C. Lander y Andrej Sali.

La investigación fue apoyada por los Institutos Nacionales de Salud y la Fundación Nacional de Ciencias, entre otros.