Descubren el aminoácido que potencia la energía celular en las mitocondrias

Las mitocondrias son estructuras diminutas dentro de las células que generan la energía necesaria para el funcionamiento del organismo. Su actividad debe ajustarse constantemente para satisfacer las cambiantes necesidades energéticas del cuerpo. Este proceso de adaptación depende en parte de los nutrientes disponibles para la célula. Sin embargo, hasta hace poco, los científicos no comprendían completamente cómo los nutrientes influyen en este ajuste energético.

Un grupo de investigación liderado por el Profesor Dr. Thorsten Hoppe en el Instituto de Genética de la Universidad de Colonia ha identificado un nuevo camino biológico que muestra cómo el aminoácido leucina fortalece el rendimiento mitocondrial. Su trabajo revela que la leucina estabiliza proteínas mitocondriales importantes, mejorando la capacidad de estas organelas para producir energía. El estudio, titulado "La leucina inhibe la degradación de proteínas de la membrana mitocondrial externa para adaptar la respiración mitocondrial", fue publicado en Nature Cell Biology.

Cómo la leucina apoya la producción de energía

La leucina es uno de los aminoácidos esenciales, lo que significa que debe obtenerse a través de la alimentación. Es un componente clave en la síntesis de proteínas y se encuentra en abundancia en alimentos ricos en proteínas como la carne, los productos lácteos y las legumbres. Los investigadores descubrieron que la leucina ayuda a proteger ciertas proteínas en la membrana externa de las mitocondrias de la degradación. Estas proteínas son vitales porque transportan otras moléculas metabólicas hacia las mitocondrias para generar energía. Al preservarlas, la leucina permite que las mitocondrias funcionen de manera más eficiente, resultando en una mayor producción de energía dentro de la célula.

"Nos emocionó descubrir que el estado nutricional de una célula, especialmente sus niveles de leucina, impacta directamente en la producción de energía", afirmó Dr. Qiaochu Li, primer autor del estudio. "Este mecanismo permite que las células se adapten rápidamente a las demandas energéticas aumentadas durante períodos de abundancia de nutrientes".

El estudio también reveló que una proteína llamada SEL1L juega un papel importante en este proceso. SEL1L es parte del sistema de control de calidad de la célula que identifica y elimina proteínas defectuosas o mal plegadas. La leucina parece reducir la actividad de SEL1L, lo que disminuye la degradación de proteínas mitocondriales y mejora el rendimiento mitocondrial. "Modular los niveles de leucina y SEL1L podría ser una estrategia para aumentar la producción de energía", comentó Li. "Sin embargo, es importante proceder con precaución, ya que SEL1L también desempeña un papel crucial en la prevención de la acumulación de proteínas dañadas, lo cual es esencial para la salud celular a largo plazo".

Implicaciones más amplias para la salud y la enfermedad

Para explorar el impacto más amplio de sus hallazgos, los investigadores estudiaron el proceso en el organismo modelo Caenorhabditis elegans. Descubrieron que los problemas en el metabolismo de la leucina pueden afectar la función mitocondrial e incluso causar problemas de fertilidad. Al examinar células de cáncer de pulmón humano, encontraron que ciertas mutaciones que afectan el metabolismo de la leucina ayudan a las células cancerosas a sobrevivir, destacando un factor importante para futuras estrategias de tratamiento del cáncer.

Estos descubrimientos muestran que los nutrientes que consumimos hacen más que simplemente alimentar al cuerpo; influyen activamente en cómo se produce energía dentro de las células. Al descubrir cómo la leucina afecta el metabolismo mitocondrial, el estudio señala posibles nuevos objetivos terapéuticos para condiciones vinculadas a la reducción de la producción de energía, incluyendo el cáncer y los trastornos metabólicos.

Esta investigación recibió apoyo a través de la Estrategia de Excelencia de Alemania como parte de CECAD y de varios Centros de Investigación Colaborativa financiados por la Fundación Alemana de Investigación (DFG). Además, se obtuvo financiación del Consejo Europeo de Investigación a través de la Beca Avanzada ERC "Estrategias celulares de control de calidad de proteínas-degradación" (CellularPQCD) y de la Fundación Alexander von Humboldt.

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