Las células organizan muchas de sus actividades más importantes utilizando estructuras conocidas como condensados biomoleculares. A diferencia de los compartimentos celulares tradicionales, estos cúmulos similares a gotas no están encerrados por membranas. Ayudan a controlar cómo las instrucciones genéticas del ADN se convierten en proteínas, ayudan a eliminar los desechos celulares que podrían ser tóxicos e incluso pueden desempeñar un papel en la supresión del crecimiento tumoral. Debido a que los condensados se comportan como líquidos que pueden fusionarse, fluir e intercambiar componentes rápidamente, los científicos durante mucho tiempo creyeron que eran gotas simples y no estructuradas.
Una investigación publicada en Nature Structural and Molecular Biology el 2 de febrero de 2026, desafía esta visión establecida. Un equipo de Scripps Research descubrió que algunos condensados no son masas aleatorias. En cambio, están construidos a partir de complejas redes de finos filamentos proteicos. Estos marcos internos les dan a las gotas una arquitectura definida que es crucial para su funcionamiento. El descubrimiento apunta a nuevas estrategias para tratar enfermedades como el cáncer y los trastornos neurodegenerativos.
“Desde que nos dimos cuenta de que las interrupciones en la formación de condensados están en el corazón de muchas enfermedades, ha sido difícil dirigirlos terapéuticamente porque parecían carecer de estructura, no había características específicas a las que se pudiera adherir un fármaco”, afirma Keren Lasker, profesora asociada de Scripps Research y autora principal del estudio. “Este trabajo cambia eso. Ahora podemos ver que algunos condensados tienen una arquitectura interna y, lo que es importante, esta estructura es necesaria para la función, lo que abre la puerta a dirigir estos conjuntos sin membranas de la misma manera que dirigimos las proteínas individuales”.
Acercándose a 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 con forma de varilla, PopZ se acumula en los polos celulares (los extremos redondeados de la célula), formando condensados que organizan otras proteínas necesarias para la división celular.
Trabajando en estrecha colaboración con Ashok Deniz, profesor de Scripps Research, y Raphael Park, profesor asistente, quienes codirigieron el estudio, el equipo utilizó tomografía crioelectrónica (cryo-ET). Este método de imagen funciona de manera similar a una tomografía computarizada a escala molecular, lo que permite a los investigadores ver las estructuras celulares con un detalle notable. Las imágenes revelaron que las proteínas PopZ se ensamblan en filamentos a través de un proceso ordenado y paso a paso. Estos filamentos luego forman un andamio que determina las características físicas del condensado.
Cambios en la forma de la proteína dentro de los condensados
Los investigadores fueron más allá para examinar cómo se comportan las moléculas individuales de PopZ. Utilizando la transferencia de energía por resonancia de Förster de molécula única (FRET), una técnica que detecta pequeños cambios en la distancia dentro de las proteínas midiendo la transferencia de energía entre etiquetas fluorescentes, descubrieron que PopZ cambia de forma según su ubicación. La proteína adopta una conformación fuera de un condensado y otra diferente dentro de él.
“Darnos cuenta de que la conformación de la proteína depende de la ubicación nos brinda múltiples formas de diseñar la función celular”, afirma Daniel Scholl, primer autor y exinvestigador postdoctoral en los laboratorios de Lasker y Deniz.
Por qué la estructura filamentosa es esencial
Para probar si los filamentos eran simplemente 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 tuvieron una tensión superficial más baja. Cuando estos cambios se introdujeron en bacterias vivas, las células dejaron de crecer y no pudieron separar correctamente su ADN. Esto demostró que las propiedades físicas del condensado, no solo sus ingredientes químicos, son vitales para la función celular normal.
Implicaciones para el cáncer y las enfermedades neurodegenerativas
Aunque 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: eliminar proteínas dañadas o tóxicas y controlar el crecimiento celular. Si los condensados de limpieza se descomponen, pueden acumularse proteínas dañinas, lo que es una característica definitoria de las enfermedades neurodegenerativas como la ELA. Si fallan los condensados reguladores del crecimiento, los mecanismos protectores que previenen los tumores pueden colapsar, lo que contribuye a los cánceres, incluidos el de próstata, mama y endometrio.
“Al demostrar que la arquitectura del condensado es definible y 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 afiance”, afirma Lasker.
Además de Lasker, Scholl, Deniz y Park, los autores del estudio, “La ultraestructura filamentosa del condensado de PopZ es necesaria para su función celular”, incluyen a 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 la Salud (NINDS DP2 NS142714, NIGMS F32 GM150243, NIGMS R01 GM083960, NINDS R01 NS095892, NIGMS RO1 GM14305, NIGMS R35 GM130375 y ORIPS10 OD032467), la Fundación Nacional de Ciencias (2235200 y DBI 2213983), el Instituto de la Interfaz Agua y Vida, la Fundación Gordon y Betty Moore (Moore Inventor Fellowship 579361) y el Instituto de Prevención e Investigación del Cáncer de Texas (RR220094).
