Clasificación de formas de mitocondrias en células vivas

AGUSTINA B. FERNÁNDEZ CASAFUZ; MARÍA CECILIA DE ROSSI; LUCIANA BRUNO

La Plata

Congreso; XIX Congreso Regional de Fı́sica Estadı́stica y Aplicaciones a la Materia Condensada; 2022

Las mitocondrias son organelas presentes en las celulas que desempen ̃an diversas funciones y participan en numerosos procesos biológicos. En el citoplasma celular, las mitocondrias son transportadas mediante motores moleculares modificando su localizaci ́on y, asimismo, pueden experimentar eventos de fusión y fisión. En conse- cuencia, estas organelas cambian de manera dinámica su distribución, forma y tamaño pudiendo organizarse como redes interconectadas o entidades aisladas.Recientemente, el citoesqueleto ha emergido como uno de los principales agentes involucrados en la remodelación de la red mitocondrial. Sin embargo, aún se requieren estudios exhaustivos que exploren las morfologías y la dinámica de los cambios morfológicos de las mitocondrias en su entorno natural. Es por ello que en este trabajo diseñamos e implementamos un clasificador automático de las formas de estas organelas en células vivas a partir del análisis de imágenes de microscopía confocal.Utilizamos células melanóforas de Xenopus laevis y registramos imágenes de las mitocondrias marcadas con una sonda fluorescente. En esta l ́ınea celular las mitocondrias se presentan como entidades aisladas y adoptan geometr ́ıas filiformes.Como paso previo a la clasificaci ́on de las formas, utilizamos una rutina basada en contornos activos (JFilament) en el entorno de Fiji (una aplicaci ́on open source para el an ́alisis de imágenes) para recuperar las coordenadas cartesianas de la forma curvil ́ınea de cada mitocondria. Luego estos datos se ingresan como input al algoritmo clasificador programado en Python. El algoritmo realiza primero una transformaci ́on a coordenadas curvil ́ıneas y hace una descomposición de Fourier de la curvatura. Evaluando la contribución de los primeros cinco modos clasifica de manera autom ́atica la forma de la organela según las 3 formas características que las mitocondrias presentan en esta línea celular. El algoritmo implementado result ́o muy robusto para distinguir entre diferentes formas y es factible de adaptar a otras l ́ıneas celulares.Como prueba de aplicación, utilizamos el algoritmo para explorar la influencia del citoesqueleto en la morfología mitocondrial. Para eso, analizamos la distribución de formas de las mitocondrias en células vivas perturbando de manera selectiva las distintas redes del citoesqueleto. Nuestros resultados preliminares muestran que tanto las formas como las longitudes de las mitocondrias dependerían de la integridad del citoesqueleto.