El citoplasma es un sistema altamente complejo donde se lleva a cabo el metabolismo celular. Se considera que el citoplasma presenta una consistencia similar a un gel más que a una solución acuosa diluida. Esto podría influir el comportamiento de distintas biomoléculas. La viscosidad del citoplasma en eucariotas se ha determinado recientemente1 pero no así en procariotas. Conocer la viscosidad intracelular es necesario para analizar el comportamiento de numerosas biomoléculas. La viscosidad se reduce exponencialmente al aumentar la temperatura lo que conlleva consecuencias críticas para el mantenimiento del metabolismo celular, por ejemplo en termófilos. Previamente2 hemos citado el efecto estabilizador que presenta la viscosidad para diversas biomoléculas de pequeño tamaño (por ejemplo, NADH, ATP, etc.). Por tanto, es importante determinar la viscosidad intracelular para estudiar la posible estabilización de biomoléculas en condiciones de baja o alta temperatura y evaluar la capacidad de procariotas para responder a cambios de temperatura. Utilizando un rotor molecular fluorescente (RY3)1,3 se determinó la viscosidad intracelular de distintos procariotas desde 10ºC a 100ºC. Se analizaron las bacterias Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, Lactococcus lactis lactis, Geobacillus thermoglucosidasius, Fervidobacterium thailandense y la arquea Pyrococcus furiosus. Las cubiertas celulares son permeables a RY3 por lo que la viscosidad intracelular puede determinarse a partir de medidas de fluorescencia realizadas por espectrofluorometría y por FLIM (Fluorescence Lifetime Imaging)3. Algunas bacterias son capaces de regular su viscosidad intracelular en función de la temperatura ambiental, como Lactococcus. Las bacterias parecen presentar una viscosidad relativamente elevada (superior al agua) aunque Escherichia y Pseudomonas eran excepciones con viscosidad similar al agua. Pyrococcus indicaba que debido a que la viscosidad varía mínimamente por encima de 80ºC, cambios de viscosidad celular no serían eficientes. Estos resultados confirman que la regulación de la viscosidad intracelular puede ser un mecanismo para el mantenimiento de las funciones celulares a alta y baja temperatura, incluyendo la estabilización de pequeñas biomoléculas hasta aproximadamente 80ºC. Bibliografía: 1 Peng, X et al. 2011. Fluorescence ratiometry and fluorescence lifetime imaging: using a single molecular sensor for dual mode imaging of cellular viscosity. Ap J Am Chem Soc 133: 6626-6635 2 Cuecas, A, Cruces, J, Portillo, MC, Gonzalez, JM. 2013. Viscosity as a factor controlling thermostability of low-molecular weight biomolecules at elevated temperatures. RedEx 2013. Granada 3 Cuecas, A, Cruces, J, Galisteo-López, JF, Peng, X, Gonzalez, JM. 2016. Cellular viscosity in prokaryotes and thermal stability of low molecular weight biomolecules. Biophys J 111: 875-882

Proyecto Junta de Andalucia BIO288

Peer Reviewed