La evidencia acumulada sugiere que la fuerza física juega un papel importante en varios procesos de desarrollo de óvulos de animales fertilizados. Durante la embriogénesis, una variedad de poblaciones celulares migran activamente y cambian sus posiciones, generando varios tipos de fuerza por ejemplo, fuerza de tracción, fuerza de compresiónque influyen en las propiedades de los tejidos circundantes. Esto a su vez permite el desarrollo normal donde la disposición de los tejidos está altamente orquestada. Sin embargo, la forma en que las células y los tejidos embrionarios responden a estas fuerzas sigue siendo poco conocida.
La respuesta a esta importante pregunta fue posible gracias a una colaboración internacional entre dos laboratorios con experiencia en proteómica y biología del desarrollo. La profesora Ileana Cristea de la Universidad de Princeton EE. UU. Y el profesor Naoto Ueno del Instituto Nacional de Biología Básica Japón, junto consus respectivos grupos de investigación intentaron responder a esta pregunta. Juntos, caracterizaron los cambios intracelulares de fosforilación global y abundancia de proteínas en embriones a los que se aplicó la fuerza física.
"En este estudio, aplicamos la fuerza mediante centrifugación Xenopus embriones, y analizamos ampliamente los cambios en el estado de fosforilación de las proteínas en ellos. Desde entonces Xenopus los huevos son relativamente más grandes que los huevos de otros organismos, pudimos obtener cantidades suficientes de proteínas para el análisis de un pequeño número de embriones ", dijo el Dr. Noriyuki Kinoshita, miembro del equipo de investigación.
Utilizando un enfoque sensible y cuantitativo basado en la espectrometría de masas, el equipo de investigación pudo identificar fosforilaciones en más de 9,000 péptidos es decir, fragmentos de proteínas.
El profesor Cristea destaca la novedad y el impacto esperado de esta investigación al indicar que "este es el primer estudio de las alteraciones temporales globales en la fosforilación de proteínas en respuesta a la fuerza mecánica en cualquier sistema biológico. Integramos métodos que nos permitieron caracterizar globalmente elfosfoproteoma dinámico con enfoques específicos que diseñamos para monitorear la temporalidad y la abundancia relativa de eventos específicos de fosforilación con gran precisión. Además, colocamos este conocimiento de la señalización mediada por fosforilación en el contexto de cambios en la abundancia de proteínas. En general, esto nos permitió descubrir moduladores precisospuntos en respuesta a la fuerza. Además, dada la contribución de las fuerzas mecánicas tanto a la homeostasis tisular como a la progresión de diferentes enfermedades, esperamos que nuestros métodos y hallazgos proporcionen una plataforma valiosa para futuras investigaciones en mecanobiología y transducción de señales ".
El primer autor del artículo, el Dr. Hashimoto dijo: "Fue interesante observar que una variedad de proteínas quinasas, como PAK2 y PKC, en el embrión se activan por estimulación de fuerza durante solo 10 minutos. También fue sorprendentepara encontrar que las proteínas que constituyen la adhesión focal y las uniones estrechas se encontraban entre las más prominentemente fosforiladas. Este trabajo también reveló una diafonía previamente no reconocida entre la vía FAK y la vía PKA y PKC. Además, hemos podido demostrar que la centrifugación refuerza las uniones estrechas, lo que lleva a la epitelización del tejido "
"En particular, fue intrigante descubrir que tras la estimulación de la fuerza, ZO-1 uno de los componentes de la unión apretada se acumula en uniones apretadas para fortalecer su estructura, que es una característica de la transición mesenquimatoso-epitelial MET -como el cambio. Este fenómeno es lo opuesto a la transición epitelial-mesenquimatosa EMT que se encuentra en algunas células durante el desarrollo, la curación de heridas y la invasión / metástasis del cáncer. Especulamos que en los embriones debe haber un mecanismo de retroalimentación que mejore la robustez de los tejidospara resistir las deformaciones inducidas por la fuerza ", dijo el profesor Ueno.
Estos resultados se publicaron el 6 de marzo de 2019 en la revista Sistemas celulares .
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Materiales proporcionado por Institutos Nacionales de Ciencias Naturales . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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