La respiración celular, el proceso clave del metabolismo celular

Los organismos obtienen la energía necesaria para desempeñar diferentes procesos biológicos gracias a la degradación de azúcares y su posterior transformación en ATP, la moneda de intercambio de energía de la célula. Este fenómeno tiene lugar por medio del proceso metabólico de la respiración celular, o respiración mitocondrial, que básicamente incluye tres rutas metabólicas principales denominadas glicólisis, ciclo de Krebs y fosforilación oxidativa. Aunque se conocen bastante bien las reacciones que conducen a la síntesis de ATP, los mecanismos que regulan estos procesos permanecen aún sin esclarecer.

Con respecto al efecto de la respiración celular en el conjunto del metabolismo de la célula, los investigadores creen que este efecto puede tener lugar por medio de dos rutas diferentes. En primer lugar, dado que la respiración celular determina el ratio ATP/ADP en una célula, esta afecta de manera indirecta a la actividad de las enzimas que emplean el ATP como metabolito. En segundo lugar, el sistema mitocondrial de la fosforilación oxidativa produce especies reactivas del oxígeno y su acumulación puede afectar al estatus redox de una célula.

Para determinar cómo la cadena respiratoria mitocondrial contribuye al control del metabolismo vegetal, los investigadores del proyecto financiado por la Unión Europea «Impact of mitochondrial respiration efficiency on plant cell metabolism» (RESPARA) emplearon la planta modelo Arabidopsis thaliana. Estos desarrollaron una serie de plantas mutantes para el primer complejo del sistema mitocondrial de la fosforilación oxidativa y se propusieron identificar las señales mitocondriales que desencadenan una respuesta celular.

Los resultados señalaron que el complejo I era esencial para el desarrollo y la supervivencia de las plantas. Cuando se eliminó el complejo I, la respiración se vio disminuida de manera acusada, indicando claramente que este complejo actúa como un regulador negativo de la respiración.

Además de proporcionar conocimientos básicos sobre la biología de la ruta metabólica más conservada e importante de los seres vivos, los descubrimientos del proyecto RESPARA podrían ayudar a comprender la fisiopatología de muchos trastornos metabólicos. Es más, la información generada podría establecer las bases para el diseño de futuras estrategias de tratamiento con las que subsanar alteraciones en el complejo I de la cadena respiratoria mitocondrial.