Mintzik gabeko organuluak
Biologia zelularrari buruzko eskoletan zelulak eta haien ezaugarriak azaltzen direnean, batetik, bi zelula-mota nagusi aipatzen dira beti: zelula eukariotoa eta zelula prokariotoa. Eta, bestetik, bi zelula-mota horien arteko desberdintasunak zerrendatzen direnean, lehenago edo beranduago, organuluak agertzen dira. Zelularen barnealdean funtzio espezifikoak betetzen dituzten egitura espezializatu gisa definitu ohi dira organuluak. Organuluei buruzko azalpenetan, betidanik aipatu dira hauek: nukleoa, zelularen informazio genetikoaren babeslea; mitokondriak eta kloroplastoak, energia-ekoizleak; erretikulu endoplasmatiko pikortsua zein leuna, zeinek parte hartzen baitute lipidoen eta proteinen sintesian; eta Golgi aparatua, besteak beste, proteina-paketeak sortu eta banatzen dituzten jariapen–besikulez osatua. Horiek guztiek beren funtzio espezifikoa dute, eta mintz erdiiragazkor batez inguraturik daude.
Azkeneko 100 urteetan ez da aldaketarik izan ezagutzen dugun zelularen egitura horretan. Edo bai? 2018ko azaroan, Sloan Kettering Institutuko ikertzaileek organulu berri bat topatu zutela plazaratu zuten Cell aldizkarian (Ma & Mayr, 2018). TIGER domeinu (aurrerago azalduko dugu zer den) izendatutako organulu berria! Zelularen osotasuna aldatuko zuen kontzeptu berri baten aurrean ote ginen?
Azken urteotan, ikertzaileek arreta handiagoz aztertu dute zelularen zitoplasmako zein organuluen barneko ur eta molekulen zopa. Likido hutsez osaturiko xixku ugari behatu dituzte ikertzaileek zitoplasman zein organuluen barnealdean (alegia, dentsitate jakin bat duen likidoa beste dentsitate bateko likidoz inguratuta), eta ziurtatu dute, mintzez inguraturiko organuluek bezala, funtzio espezializatuak dituztela. Xixku horiek, askotan, ez dute bat egiten organulu “klasikoaren” definizioarekin: batetik, mintz gabeko organulu hauek ez dute muga zehatzik, eta, bestetik, organulu efimeroak izan daitezke; seinale kimikoen eraginpean azkar erantzun dezakete eta, era berean, estimulua desagertzean, sortutako egitura espezializatuak desantola daitezke.
Hala ere, beren funtzioa eta garrantzia dela eta, ikertzaileen arreta lortu dute.
Mintz gabeko askotariko organuluak daude
Ugaztunen zeluletan, ikertzaileek gutxienez mintz gabeko dozena bat organulu identifikatu dituzte, zelularen nukleoaren barnean zein zitoplasman barreiatuak (1. irudia). Orokorrean, nukleoaren barnean aurkitzen diren mintz gabeko organuluak geneen transkripzioaren kontrolean eta RNAren metabolismoaren zenbait alderditan espezializatuak daude. Zitoplasman zehar barreiaturik dauden mintz gabeko organuluek, ordea, RNA mezulariaren metabolismoan, garraioan eta homeostasian hartzen dute parte.
a) Nukleoaren barruko mintz gabeko organuluak
Nukleoaren barnean dauden mintz gabeko organuluen artean, aipagarriena nukleoloa da. Guztietan ikertuena eta seguruenik handiena da nukleoloa. Haren funtzio nagusia da proteinak sintetizatzeko beharrezkoak diren erribosomen biogenesia. Nukleoloan hiru eskualde bereizten dira: zuntz-zentroa, zuntz-osagai dentsoa eta osagai pikortsua. Lehenengoan, erribosomak kodetzen dituen DNA kokatzen da; DNA horren RNArako bihurketa, transkripzioa, zuntz-zentroaren eta zuntz-osagaiaren arteko mugan gertatzen da. Muga horretan, fibrilarina deritzon proteina agertzen da, eta erribosomak kodetzen dituen RNAren prozesamendua, mozte-itsasketa, gertatzen da. Osagai pikortsua, bestalde, nukleofosmina proteinan aberatsa da, eta, bertan, azpiunitate prerribosomikoen metaketa eta mihiztadura gertatzen da. Nukleoloa modu oso trinkoan antolatutako DNAz inguraturik dago, zeinari heterokromatina perinukleolar deritzo. Nagusiki, DNA-errepikapenez aberats dira, batez ere, DNA satelitez eta DNA erribosomiko-multzoez. Dirudienez, erribosomako DNAren errepikapen horrek DNAren birmoldaketa edo birkonbinazioa ekiditen du, DNA erribosomikoa egonkortzen baitu.
Cajal gorputzak ere zelularen nukleoan kokatzen dira, baina txikiagoak dira. Egiturari dagokionez, hainbat proteina eta RNAz osaturik daude, eta dirudienez beharrezkoak dira snRNPak (ingelesezko small nuclear ribonucleoprotein) mihiztatzeko eta aldatzeko. snRNP horiek beharrezkoak dira RNA mezulariaren transkripzio ondorengo aldaketetarako: besteak beste, proteina bihurtuko ez diren RNA transkribatu zatien, intronen, mozketa-itsasketak. Dirudienez, snRNP partikulen amaierako heltze-prozesuan eta snRNP konplexuen sorkuntzan parte hartzen dute Cajal gorputzek.
Cajal gorputzekin erlazio zuzena dute eta, halaber, nukleoplasmaren parte dira nukleoaren orbanak. Nukleoaren orbanetan, snRNPak eta serina eta arginina aminoazidoetan aberatsak diren proteinak metatu eta aldatzen dira. Horiek guztiek RNA mezularia moztu eta itsasteko prozesuan parte hartzen dute.
b) Zitoplasman barreiaturiko mintz gabeko organuluak
Zitoplasman barreiaturik dauden mintz gabeko organuluei dagokienez, orokorrean, mRNP (ingelesezko messenger ribonucleoprotein) pikor esaten zaie. Zenbait motatako RNPak egon arren, ohikoa da proteinek eta RNA mezulariak partekatzea eta elkarrekintzetan egotea.
P-gorputzak (processing bodies) hainbat zelula-motatan deskribatu dira, eta ikusi da RNA mezulariaren garraioan, aldaketan eta itzulpenean parte hartzen duten proteinetan aberatsak diren eremuak direla. Aminoazidotara itzuli gabeko RNA mezulari asko metatzen denean, bai itzulpena inhibituta dagoelako edota zenbait estres-baldintzatan, P-gorputzen tamaina eta kopurua emendatzen da.
Estres-pikorrak, izenak iradokitzen duen moduan, estres-seinaleen aurrean mihiztatzen dira, isilik dauden RNA mezulari molekulak eta itzulpen-faktoreak bahituz. Hau da, zelulak gune zehatzetan metatzen du estres horri aurre egiteko behar duen materiala. Estres-pikorretan ohikoa da aurkitzea itzulpena hasteko beharrezkoak diren faktoreak eta erribosomen azpiunitate txikien osagaiak.
Pikor germinalak dira mintz gabeko beste organulu zitoplasmatiko batzuk, eta garatzen ari den enbrioiaren zelula germinaletan (zelula sexualak sortuko dituzten zelula amak) agertzen dira. Normalean, RNA mezularian eta RNA aldatzen duten entzimetan aberatsak dira pikor horiek. Dirudienez, RNA mezulariaren itzulpen ondorengo aldaketetan parte hartzen dute, lerro germinaleko zeluletan.
2018ko irailean argitaratu zuten Cell aldizkarian mintzik gabeko azken organulu-motaren aurkikuntza: TIS organulua esan zioten. Erretikulu endoplasmatikoarekin elkarrekintzan, RNAren 3’UTR muturrak zuzendutako proteinen arteko interakzioak baimentzen ditu. Organulu horrekin harreman handia du TIS11B proteinak, eta hortik datorkio izena organuluari. TIS organuluaren eta erretikuluaren arteko elkarrekintzari, bestalde, TIGER domeinu deritzo. Azken hori zitoplasmako beste inguruneekiko ezberdina da, biofisikoki eta biokimikoki. Erretikulu endoplasmatikoaren proteinen hartu-emana kontrolatuko du horrek guztiak, proteinen arteko elkarrekintzak erregulatuz, 3’UTR muturrak TIS11B proteinarekin lotuz, eta sare bat antolatuz zitoplasman eta erretikulu leunaren inguruan.
Gaixotasunekin erlazionaturik daude
Mintz gabeko organuluek duten dinamismo altua dela eta, ez da erraza lotura zuzenak finkatzea organulu horien funtzionaltasun-arazoen eta gaixotasunen artean. Hala ere, aipagarria da alboko esklerosi amiotrofikoaren kasua. Gaixotasun horren (neuroendekapenezko beste gaixotasun batzuk bezala) ezaugarrietako bat da erribonukleoproteinen (RNP) mezularien inklusioak sortzen direla, eta RNA mezulariaren metabolismo normala asaldatzen dute (2. irudia). Inklusio patologiko horiek RNP proteina-pikorrez osaturik daude; horien metaketa handiak haien arteko mihiztapena eragiten du, eta zuntz amiloideak sortzen. Zuntz amiloideek zelulen funtzionamendu normala eraldatzen dute, andeatu egiten baitituzte.
Minbizi-kasuetan ere, aukera edo ikuspegi interesgarriak ageri dituzte mintz gabeko organuluek. Zelulen hazkuntza gidatzen duen faktoreetako bat erribosomen mihiztaketa da, eta, ikusi dugunez, erribosomen ekoizpenean berebiziko garrantzia dauka nukleoloak. Nukleoloa, beraz, minbiziaren aurkako tratamenduen itu garrantzitsu bat izan daiteke; izan ere, minbiziaren bereizgarri dira nukleoloa kontrolik gabe haztea eta nukleolo handitua izatea.
Bizitzaren sorreraren gakoa? Oparin birpentsatuz
1922an, Alexander Oparin biokimikari errusiarrak teoria bat plazaratu zuen Lurraren historiaren hasieran bizia nola sortu zen azaltzeko. Haren teoriaren arabera, lehenengo konposatu organiko bakunak sortu ziren tximisten energia elektrikoak edo sumendien bero-energiak metanoa, amonioa, ura eta bestelako osagai batzuk, zeintzuetan aberatsa baitzen garaiko atmosfera erreduzitzailea, erreakzionarazi zituelako. Osagai horiek guztiak koazerbato izeneko tanta txikitan antolatu ziren. 2016. urtean, kimikoki aktiboak eta zatitzeko (eta, beraz, betikotzeko) ahalmena duten likido-tantak deskribatu zituen alemaniar ikertzaile-talde batek. Tanta horiek eta mintz gabeko organuluek badituzte zenbait ezaugarri berdin; beraz, mintz gabeko organuluetan izango ote da biziaren sorrera azaltzeko gakorik?
Erreferentziak
Crabtree, M., Nott, T. 2018. "These organelles have no membrane". The Scientist. 2018ko Abendua. https://www.the-scientist.com/infographics/infographic--what-are-membraneless-organelles--65135.
Gomez, E., Shorter, J. 2018. "The molecular language of membraneless organelles". Journal of Biological Chemistry 1-23.
Ma, W., Mayr, C. A. 2018. "Membraneless Organelle Associated with the Endoplasmic Reticulum Enables 3′UTR-Mediated Protein-Protein Interactions". Cell 175: 1492-1506.
Mao, Y.S., Zhang, B., Spector, D.L. 2011. "Biogenesis and Function of Nuclear Bodies". Trends in Genetics 27: 295-306.
Mitrea, D.M., Kriwacki, R.W. 2016. "Phase separation in biology; functional organization of a higher order". Cell Communication and Signalling 14: 1.
Idatzi zuk zeuk Gai librean atalean
Gai librean aritzeko, bidali zure artikulua aldizkaria@elhuyar.eus helbidera
Hauek dira Gai librean atalean Idazteko arauak
Zu idazle
Zientzia aldizkaria
