19.3: La membrana mitocondrial interna

La membrana mitocondrial interna es el sitio principal de síntesis de ATP. El dominio de la membrana interna que forma una capa lisa adyacente a la membrana externa se denomina membrana límite interna. Este dominio contiene transportadores de membrana que impulsan los metabolitos dentro y fuera de las mitocondrias. Por el contrario, la red de membranas internas que se invagina en el espacio de la matriz se denomina membrana de crestas. Este dominio explica la función mitocondrial principal, ya que acomoda los complejos proteicos de la cadena respiratoria. Las crestas suelen formar invaginaciones tubulares; sin embargo, se observan crestas triangulares y vesiculares en tipos específicos de células.

La composición de la membrana límite interna y la membrana de crestas difiere significativamente. La heterogeneidad entre los dominios de la membrana interna y su estructura curva especializada es importante para las funciones respiratorias. Esta asimetría composicional se mantiene gracias a la estructura tubular en forma de cuello conocida como uniones crista que conectan la membrana límite interna y la membrana cresta. La membrana de crestas tiene un diámetro pequeño de 20-40 nm y, en consecuencia, tiene una curvatura extrema. Esta estructura de membrana distintiva está moldeada por varios componentes proteicos, incluido el sitio de contacto mitocondrial y el sistema organizador de crestas (MICOS) y la ATP sintasa.

El MICOS es un complejo multiproteico conservado que trabaja con la lípicada mitocondrial cardiolipina, complejos respiratorios y factores adicionales. Además de estabilizar la estructura de la membrana interna, MICOS desempeña múltiples funciones, incluida la formación de sitios de contacto entre la membrana interna y la externa y la promoción de la biosíntesis de proteínas y polipéptidos específicos. Las mutaciones en las subunidades MICOS están relacionadas con muchas enfermedades humanas como la enfermedad de Parkinson, la encefalopatía hepática y las afecciones coronarias agudas. Además de MICOS, los dímeros de ATP sintasa que se localizan en los bordes de las crestas son cruciales en la morfología de la membrana interna. La dimerización defectuosa de la ATP sintasa se ha asociado con el síndrome de Leigh, un trastorno neurometabólico que progresa a insuficiencia respiratoria aguda.