En las células nerviosas, la insulina regula si las mitocondrias se cierran o se mantienen en funcionamiento.

La hormona insulina controla muchos procesos celulares y los adapta al suministro energético actual del cuerpo. Uno de los procesos regulados por la insulina es el control de calidad de las mitocondrias en las neuronas, según descubrieron Angelika Harbauer y su equipo del Instituto Max Planck de Inteligencia Biológica.

Cuando hay suficiente energía disponible en el cuerpo, la insulina facilita la eliminación de las mitocondrias defectuosas. Cuando la energía escasea o cuando se interrumpe la señal de la insulina, el reciclaje mitocondrial se reduce y las células continúan utilizando su antiguo plantas de energía, incluso los potencialmente dañados. El funcionamiento continuo de mitocondrias defectuosas podría afectar los procesos de envejecimiento y enfermedades neurologicas.

La investigación del equipo aparece en Metabolismo de la naturaleza.

Las células nerviosas imponen exigencias especiales a sus proveedor de energia. Debido a su extensa ramificación y a sus altas necesidades energéticas, vigilan de cerca sus centrales eléctricas celulares, las mitocondrias. Las células deben garantizar que siempre haya suficientes mitocondrias disponibles en sus extensiones largas, los axones, donde las centrales eléctricas alimentan la comunicación de la célula con las células vecinas. Por eso las neuronas transportan las mitocondrias incluso a los lugares más remotos de las células.

Harbauer’s investigaciones anteriores habían demostrado que las mitocondrias transportan los planos de la proteína PINK1 en su viaje a través de la neurona.

«PINK1 es una proteína clave que actúa cuando es necesario eliminar las mitocondrias porque ya no funcionan correctamente», explica el líder del grupo de investigación Max Planck. «Puede marcar las mitocondrias para su reciclaje y está controlado con precisión por las células». No mantener PINK1 bajo control podría provocar una escasez de mitocondrias, mientras que el funcionamiento continuo de plantas de energía celular defectuosas puede dañar una célula.

Una hormona con muchas funciones.

Harbauer y su equipo ahora han descubierto que el hormona insulina Participa en el control de calidad mitocondrial en las neuronas. La insulina es bien conocida por su papel en la regulación de la absorción de azúcar por las células. También controla muchos procesos dentro de las células para ajustarlas con precisión al suministro de energía actual del cuerpo.

En el caso del reciclaje mitocondrial, esto funciona de la siguiente manera: si hay suficiente energía disponible, se transmite una señal desde el receptor de insulina en la superficie celular hasta las mitocondrias. Aquí, los planos de PINK1 se almacenan como moléculas de ARNm. Cuando llega la señal de insulina, las mitocondrias liberan los patrones y la célula puede producir proteína PINK1 adicional. Esto asegura que las mitocondrias defectuosas se eliminen eficientemente. En caso de escasez de energía o si falta la señal del receptor de insulina, los planos de PINK1 permanecen estrechamente unidos a las mitocondrias.

Por un lado, la estrecha unión a las mitocondrias permite que los planos PINK1 se adentre en las largas extensiones de las células nerviosas. Por otro lado, reduce la disponibilidad de moléculas de ARNm para la producción de PINK1. Los niveles de proteína PINK1 siguen siendo bajos y el reciclaje mitocondrial se reduce, aunque esto puede provocar el funcionamiento continuo de las centrales eléctricas dañadas.

«Esperábamos que la unión del ARNm a las mitocondrias promoviera la producción de PINK1», dice Tabitha Hees, autora principal del estudio. «Sorprendentemente, nuestros experimentos demostraron que este no es el caso. Cuando los niveles de energía son bajos, aparentemente es más favorable para las células producir menos proteína PINK1 y continuar usando mitocondrias potencialmente dañadas».

Señalización interrumpida con implicaciones para la salud y el envejecimiento

Una situación similar puede ocurrir cuando la transmisión de señales del receptor de insulina a las mitocondrias se ve alterada debido a una enfermedad. La señalización defectuosa de la insulina es una característica distintiva de la diabetes y también se ha observado en el cerebro en relación con la enfermedad de Alzheimer.

También se sabe que un control de calidad mitocondrial ineficiente puede contribuir a diversas enfermedades neurodegenerativas. «Nuestras observaciones contribuyen a nuestra comprensión de cómo están interrelacionados el suministro de energía celular, el envejecimiento y las enfermedades neurodegenerativas», dice Harbauer.

A continuación, los investigadores pretenden investigar qué sucede con los planos PINK1 una vez que se liberan de las mitocondrias a la célula.

«Estamos particularmente interesados ​​en descubrir dónde se produce la proteína PINK1, si no en las mitocondrias, y cómo después encuentra su camino de regreso a mitocondrias«, dice la investigadora Tabitha Hees. Sólo cuando se cumplan estos dos pasos, PINK1 iniciará el reciclaje de las centrales eléctricas defectuosas para evitar que dañen las células nerviosas.