centelleo
Olas de color azul brillante en el sur de California
Floración brillante de dinoflagelados

Los centelleos son pequeñas estructuras en el citoplasma que producen luz . Entre los organismos bioluminiscentes , solo los dinoflagelados tienen centelleos.

Descripción

Producción de luz por parte de dinoflagelados

Los dinoflagelados marinos por la noche pueden emitir luz azul por bioluminiscencia , un proceso también llamado "la fosforescencia de los mares". La producción de luz en estos organismos unicelulares es producida por pequeñas estructuras en el citoplasma llamadas centelleos . Entre los organismos bioluminiscentes, solo los dinoflagelados tienen centelleos. En los dinoflagelados, la reacción bioquímica que produce luz implica una oxidación catalizada por luciferasa de un tetrapirrol lineal llamado luciferina . [1] El dinoflagelado Lingulodinium polyedra (anteriormente llamado Gonyaulax polyedra ) también contiene una segunda proteína llamada proteína de unión a luciferina (LBP) [2] que se ha propuesto para proteger a la luciferina de la oxidación no luminiscente. La luciferina se libera de la LBP por una disminución del pH , y la misma disminución del pH también activa la luciferasa. [3] La producción de luz en los dinoflagelados ocurre en orgánulos bioluminiscentes llamados centelleos y puede ser estimulada por la agitación del agua de mar circundante.

Uso del término scintillon

El nombre scintillon se utilizó por primera vez para describir partículas citoplasmáticas aisladas de una especie bioluminiscente de dinoflagelado que eran capaces de producir un destello de luz en respuesta a una disminución del pH. [4] Los scintillons se observaron por primera vez en L. polyedra mediante microscopía de fluorescencia , [5] donde aparecen como pequeños puntos azules cerca de la superficie celular. Esta fluorescencia azul se debe a la presencia del sustrato de reacción de bioluminiscencia, una molécula naturalmente fluorescente llamada luciferina. [6] Cuando se estimula la producción de luz mediante la adición de ácido diluido a las células bajo el microscopio, el sitio de producción de luz corresponde a la ubicación de los scintillons. Además, la fluorescencia natural de la luciferina se reduce después de la reacción de producción de luz. [5]

Observación después de la congelación

Las células observadas bajo el microscopio electrónico después de una técnica que implica la congelación rápida de las células seguida de la sustitución de agua con un polímero (Fijación por congelación rápida/Sustitución por congelación) contienen una gran cantidad de cuerpos densos en electrones alrededor de la periferia celular. [7] Estas estructuras corresponden en tamaño y ubicación a los cuerpos fluorescentes confirmados como centelleos por su emisión de luz, y muestran colocalización de marcado anti-luciferasa y anti-LBP, lo que significa que ambas proteínas bioluminiscentes se encuentran en las estructuras. [8] Los centelleos aparecen como gotas citoplasmáticas colgando en el espacio vacuolar, ya que están casi completamente rodeados por la membrana vacuolar. Esta estructura condujo a la propuesta de que un canal de protones dependiente del voltaje en la membrana vacuolar podría permitir que un potencial de acción se propague a lo largo de la membrana vacuolar. [7] Esto a su vez permitiría que los protones ingresen al citoplasma alrededor de todos los centelleos en las células prácticamente simultáneamente, produciendo un destello de luz intenso pero breve. Posteriormente se identificaron canales de protones controlados por voltaje en un dinoflagelado, lo que confirmó su existencia prevista. [9]

Variación en la emisión de luz a lo largo del tiempo

Los scintillons se han purificado extensamente de L. polyedra por centrifugación , y estas preparaciones de scintillon purificadas contienen luciferasa y proteína de unión a luciferina como los únicos componentes proteicos detectables. [10] La cantidad de luciferasa, [11] LBP [12] y luciferina [13] varían a lo largo de un período diario (circadiano), al igual que el número de scintillons en la célula. [14] Estas observaciones sugieren que el control circadiano de la bioluminiscencia implica una síntesis y degradación diaria de luciferasa y LBP. Cuando se sintetizan, estas dos proteínas se agregan juntas y migran a la membrana de la vacuola donde LBP se une a la luciferina y los scintillons adquieren la capacidad de producir luz tras la estimulación.

Variedad en diferentes especies

Los scintillons no son idénticos en diferentes especies. Los scintillons aislados de dinoflagelados pertenecientes al género Pyrocystis como P. lunula (anteriormente Dissodinium lunula ) o P. noctiluca son menos densos que los de L. polyedra y no contienen LBP. [15] Se sabe poco sobre la estructura o composición de los scintillons en especies distintas de L. polyedra .

Referencias

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  2. ^ Fogel, M.; Hastings, JW (enero de 1971). "Una proteína de unión al sustrato en la reacción de bioluminiscencia de Gonyaulax". Archivos de bioquímica y biofísica . 142 (1): 310–321. doi :10.1016/0003-9861(71)90289-x. ISSN  0003-9861. PMID  5545485.
  3. ^ Morse, D.; Pappenheimer, AM; Hastings, JW (15 de julio de 1989). "El papel de una proteína de unión a luciferina en la reacción bioluminiscente circadiana de Gonyaulax polyedra". Revista de química biológica . 264 (20): 11822–11826. doi : 10.1016/S0021-9258(18)80139-9 . ISSN  0021-9258. PMID  2745419.
  4. ^ DeSa, R.; Hastings, JW (enero de 1968). "La caracterización de centelleos. Partículas bioluminiscentes del dinoflagelado marino, Gonyaulax polyedra". Revista de fisiología general . 51 (1): 105–122. doi :10.1085/jgp.51.1.105. ISSN  0022-1295. PMC 2201157 . PMID  5642469. 
  5. ^ ab Johnson, CH; Inoué, S.; Flint, A.; Hastings, JW (mayo de 1985). "Compartimentalización de la bioluminiscencia de las algas: autofluorescencia de partículas bioluminiscentes en el dinoflagelado Gonyaulax estudiada con microscopía de video intensificada por imagen y citometría de flujo". The Journal of Cell Biology . 100 (5): 1435–1446. doi :10.1083/jcb.100.5.1435. ISSN  0021-9525. PMC 2113859 . PMID  4039325. 
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