En la casa donde vive la célula hay cuatro habitaciones: las mitocondrias, el núcleo, el citosol y la membrana plasmática. Antes solo podíamos ver que en algún lugar se había encendido un fuego, pero no sabíamos en qué habitación exactamente. Ahora tenemos cuatro ventanas, y cada una muestra su parte de la casa. El fuego de esta casa es el peróxido de hidrógeno, una pequeña molécula señalizadora que oxida proteínas, igual que el óxido corroe el hierro. Pero el óxido destruye, mientras que el peróxido actúa con más delicadeza: activa o desactiva proteínas durante un breve intervalo, transmitiendo así una señal.
Para ver ese fuego en cada habitación, los científicos introdujeron en Drosophila el sensor HyPer7. Esta proteína emite luz de distinta forma cuando aparece peróxido cerca. El sensor se enviaba a la habitación deseada mediante secuencias señal: COX8 para las mitocondrias, tres copias de NLS para el núcleo, NES para el citosol y miristoilación para la membrana plasmática. Así se obtuvieron cuatro líneas de moscas, cada una con su propia ventana. El sensor resultó tan sensible que es capaz de registrar la oxidación provocada por una sola molécula de peróxido que haya difundido hasta la zona de reacción.
La comprobación en tejidos vivos dio imágenes inesperadas. En los ovarios, las mitocondrias se encendían y se apagaban en los seis minutos posteriores a la adición de peróxido, lo que refleja el trabajo de los sistemas antioxidantes. En los discos imaginales del ala, los esbozos de la futura ala, el sensor nuclear se oxidaba en la membrana peripodial, mientras que el sensor de membrana permanecía reducido a lo largo de los bordes donde las células se dividen. En los embriones, la membrana plasmática se oxidaba intensamente en los gránulos vitelinos y en el borde líder durante el cierre dorsal, cuando los bordes del embrión se juntan como si se cerrara una cremallera. El sensor nuclear se encendía en las glándulas salivales en la etapa 14.
Estas observaciones muestran que el peróxido de hidrógeno no se limita a repartirse por toda la célula, sino que actúa de manera distinta en cada habitación. En las moscas viejas, en las células del intestino el sensor citosólico estaba más oxidado que en las jóvenes, es decir, con la edad se acumula estrés oxidativo en esa habitación. Antes no podíamos ver dónde ocurría exactamente ese trabajo químico, y ahora podemos seguirlo en tiempo real. Las cuatro ventanas están abiertas, y el fuego de cada habitación se ve por separado. Es como observar una casa en la que en una habitación se prepara la cena, en otra se lee un libro, en la tercera se duerme y en la cuarta está encendida una luz de aviso.
El sensor HyPer7 es tan sensible que puede registrar la oxidación producida por una sola molécula de peróxido de hidrógeno que haya difundido hasta la zona de reacción. Además, se reduce por el sistema de tiorredoxina, es decir, en realidad no muestra solo la presencia de peróxido, sino el equilibrio entre oxidación y reducción.
La idea de ver moléculas señalizadoras invisibles dentro de una célula viva conecta con el concepto de «visión interior» de la novela Solaris, de Stanisław Lem, donde un océano inteligente se comunica mediante sutiles señales químicas. Aquí los científicos consiguen observar literalmente el lenguaje químico de las células en acción.
No publicado en arXiv. Aquí están su página, el PDF y la formalización: puede comprobarlo usted mismo, no solo leer nuestro análisis.