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La evidencia emergente sugiere que los contactos especializados del retículo endoplásmico (MERCs) asociados a las mitocondrias, recolectados bioquímicamente como membranas RE asociadas a las mitocondrias, a menudo denominadas MAMs 1,2 desempeñan un papel en varias enfermedades neurodegenerativas, incluida la EA 3,4. Estos MAMs están compuestos por microdominios lipídicos ricos en colesterol en el RE y en la membrana externa de las mitocondrias unidos por una serie de proteínas que crean diversidades estructurales y funcionales entre los MAMs 5,6,7. La hipótesis de la MAM recientemente acuñada postula que el aumento de las MAM conduce a una mayor producción de Aβ y a la cascada patogénica de la EA, incluida la formación de ovillos neurofibrilares (NFT), la dishomeostasis del calcio y la neuroinflamación 3,8. Alrededor del 5%-20% de las mitocondrias entran en contacto físico con el RE para formar MAMs9. El ancho del espacio de los MAM está determinado por el ER suave y rugoso (sER y rER, respectivamente). La anchura de brecha variable entre sER-mitocondrias (10-50 nm) y rER-mitocondrias (50-80 nm) sugiere que la anchura de brecha de los MAM tiene un espectro largo que oscila entre estrecho (~10 nm) y suelto (~80 nm)10,11,12,13. La anchura del espacio MAM determina las funciones de MAM, como la homeostasis del calcio y el transporte de lípidos 1,14. Un informe reciente ha demostrado que los MAMs formados entre el RE estrechamente conectado (~10 nm) y las mitocondrias, llamados MAMs completos, son apoptóticos. Por el contrario, los MAMs formados entre el RE débilmente conectado (~25 nm) y las mitocondrias, denominados MAMs defectuosos o medianos, son antiapoptóticos 14,15,16. La estabilización de MAMs con un ancho de separación de 6 nm ± 1 nm aumentó la generación de Aβ a partir de un nuevo modelo de cultivo neuronal tridimensional (3D) de AD. Por el contrario, la estabilización de MAMs con un ancho de separación de 24 nm ± 3 nm no tiene ningún efecto sobre la generación Aβ17. Este hallazgo sugiere por primera vez que regular el grado de estabilización de MAM, pero no desestabilizar los MAM, es la clave para regular la generación de Aβ. Un intento de desestabilizar completamente los MAMs puede tener consecuencias no deseadas porque los MAMs mantienen varios eventos celulares críticos para la supervivencia celular12.
La modulación de los MAMs es un área emergente de investigación con implicaciones potenciales para diversos trastornos, incluyendo el cáncer, los trastornos metabólicos y las enfermedades neurodegenerativas18. A pesar de la disponibilidad de muchos moduladores de MAM, hasta ahora no se ha hecho ningún intento importante para probar su capacidad para desestabilizar los MAMs y reducir la patología de la EA, principalmente porque las diversidades estructurales de los MAMs los convierten en un sistema muy complejo para el descubrimiento de fármacos. Sin embargo, la farmacología de sistemas estructurales recientemente desarrollada, que considera las propiedades específicas de las dianas farmacológicas y su entorno18,19, debería superar las dificultades y desarrollar fármacos altamente potentes dirigidos a los MAM o a las proteínas asociadas a MAM en la EA. Sin embargo, la búsqueda de un modulador eficaz de la estabilización de MAM requiere métodos para cuantificar con precisión el grado de estabilización de MAM. Las técnicas tradicionales como la microscopía electrónica (EM) o la microscopía de superresolución tienen limitaciones para determinar la estabilización de MAM. Superar estos desafíos probablemente requeriría el desarrollo de técnicas de imagen novedosas y más dinámicas o ensayos bioquímicos que puedan proporcionar medidas cuantitativas de la estabilización de MAM en células vivas. La microscopía electrónica de barrido por haz de iones focalizada (FIB-SEM) de neuronas primarias reveló que el RE tiende a formar una red alrededor de las mitocondrias que probablemente limite la motilidad mitocondrial20,21. La interrupción de los sistemas de transporte mitocondrial, ya sea retrógrado, anterógrado o ambos, tuvo un profundo impacto en la función sináptica y neuronal22. Por lo tanto, el novedoso análisis basado en imágenes de células vivas y en la cimografía de la velocidad axonal de las mitocondrias unidas a RE descrito aquí como una métrica para medir cuantitativamente la estabilización de MAM facilitará la identificación de moduladores de MAM que pueden cambiar el umbral de estabilización de MAM a uno que mantenga o posiblemente disminuya en lugar de aumentar la generación de Aβ.