Hidrogenosoma

Un hidrogenosoma es un orgánulo rodeado por una membrana que se encuentra en algunos ciliados, flagelados y hongos anaeróbicos. Los hidrogenosomas son orgánulos muy variables que presumiblemente han evolucionado a partir de protomitocondrias para producir hidrógeno molecular y ATP en condiciones anaeróbicas.

Los hidrogenosomas fueron descubiertos en 1973 por D. G. Lindmark y M. Müller. Debido a que los hidrogenosomas tienen importancia en el linaje evolutivo para los organismos que viven en ambientes anaeróbicos o con estrés de oxígeno, desde entonces muchas instituciones de investigación han documentado sus hallazgos sobre cómo el orgánulo difiere en diversas fuentes.

Historia

Los hidrogenosomas fueron aislados, purificados, caracterizados bioquímicamente y nombrados a principios de la década de 1970 por Lindmark y Müller en la Universidad Rockefeller. Además de este estudio fundamental sobre hidrogenosomas, también demostraron por primera vez la presencia de piruvato:ferredoxina oxidorreductasa e hidrogenasa en eucariotas. Posteriormente se realizaron más estudios sobre la citología bioquímica y la organización subcelular de varios parásitos protozoarios anaeróbicos (por ejemplo, Trichomonas vaginalis, Tritrichomonas foetus, Giardia lamblia y Entamoeba sp.).

Utilizando información obtenida de estudios de citología hidrogenosomal y bioquímica, estos investigadores determinaron el modo de acción del metronidazol (Flagyl). Hoy en día, el metronidazol se reconoce como un agente quimioterapéutico estándar para el tratamiento de infecciones anaeróbicas.

Desde su descubrimiento, los hidrogenosomas se han encontrado en una variedad de ciliados, flagelados y hongos unicelulares anaeróbicos. El más notable de ellos es el parásito Trichomonas vaginalis.

Descripción

Los hidrogenosomas son orgánulos que se especula que evolucionaron a partir de las mitocondrias para proporcionar un mecanismo diferente para la síntesis anaeróbica de ATP utilizando piruvato. La reacción da como resultado la producción de hidrógeno molecular, de donde el orgánulo recibe su nombre.

Los hidrogenosomas miden entre 0,5 y 2 micrómetros y están unidos por una doble membrana. Generalmente tienen forma de mancuerna y se encuentran en grandes complejos de hidrogenosomas apilados. Estas pilas van desde 4 o 5 (llamados complejos juveniles) hasta 20 o más hidrogenosomas.

En la mayoría de los casos, los hidrogenosomas no tienen genoma, ya que la mayor parte del genoma mitocondrial se transfirió al núcleo; debido a esto, todas las proteínas hidrogenosomales se importan al orgánulo. Sin embargo, se ha detectado un genoma hidrogenosomal en el ciliado de la cucaracha Nyctotherus ovalis y en el estramenófilo Blastocystis.

Debido al hecho de que muchos organismos han evolucionado para adaptarse a sus entornos anaeróbicos, una multitud de organismos han evolucionado de forma independiente hidrogenosomas o estructuras con funciones similares. Se cree que la similitud entre Nyctotherus y Blastocystis, que están relacionados sólo de forma lejana, es el resultado de una evolución convergente y pone en duda si existe una distinción clara entre mitocondrias, hidrogenosomas y mitosomas (otro tipo de mitocondrias degeneradas).

Organismos fuente

Una lista no exhaustiva de organismos que contienen hidrogenosomas incluye:

• flagelos parabasálidos (por ejemplo, Trichomonas vaginalis, Tritrichomonas feto, Histomonas meleagridis)
• preaxostylid flagellates (por ejemplo, Trimastix pyriformis)
• heterolobosean amoeboflagellates (por ejemplo, Salteriomonas lanterna)
• anaerobic ciliates (por ejemplo, Nyctotherus ovalis, Metopus palaeformis, Compresa Trimyema, Caenomorpha uniserialis, Dasytricha ruminantium)
• anaerobic chytridiomycete fungi (por ejemplo. Neocallimastix Spp., Piromyces spp.)

La gran variedad de organismos fuente puede acreditarse a la evolución convergente teorizada de hidrogenosomas de las mitocondrias para adaptarse a un entorno anaeróbico.

En 2010, los científicos también informaron sobre el descubrimiento de los primeros metazoos anaeróbicos conocidos con orgánulos similares a hidrogenosomas. Tres especies multicelulares de Loricifera: Spinoloricus nov. sp., Rugiloricus nov. sp. y Pliciloricus nov. sp.: se han encontrado en las profundidades de los sedimentos mediterráneos y utilizan hidrogenosomas en su ciclo de metabolismo anaeróbico.

Síntesis de ATP

Los hidrogenosomas de las tricomonas (los microorganismos que contienen hidrogenosomas más estudiados) producen hidrógeno molecular, acetato, dióxido de carbono y ATP mediante las acciones combinadas de piruvato:ferredoxina oxidorreductasa, hidrogenasa, acetato:succinato CoA transferasa y succinato tioquinasa. . La superóxido dismutasa, la malato deshidrogenasa (descarboxilante), la ferredoxina, la adenilato quinasa y la NADH:ferredoxina oxidorreductasa también se localizan en el hidrogenosoma.