A medida que la sangre fluye a través de nuestros vasos, las células que constituyen estos vasos responden al esfuerzo cortante del flujo sanguíneo para garantizar la circulación normal. Este proceso de convertir una fuerza mecánica en una función biológica se conoce como "mecanotransducción".
Pero un poco de misterio ha envuelto el tipo de mecanotransductores especializados - sensores de fuerza - subyacentes al proceso y cómo son capaces de sentir una fuerza y, posteriormente, transducir a funciones biológicas posteriores.
Durante la 60ª reunión anual de la Sociedad de Biofísica, que se celebrará en Los Ángeles, California, del 27 de febrero al 2 de marzo de 2016, Bailong Xiao, profesor asociado de la Facultad de Ciencias Farmacéuticas de la Universidad de Tsinghua, en Beijing, China, compartirá ungran descubrimiento realizado al explorar cómo funcionan los mecanotransductores recientemente identificados a nivel molecular.
"Los canales mecanosensibles representan una clase de canales iónicos que responden a la estimulación de la fuerza mecánica y permiten que los iones entren o salgan de las células", explicó Xiao. "Se sospecha que sirven como mecanotransductores clave para la mecanotransducción, pero las identidades moleculares de los canales de cationes mecanosensiblesen mamíferos eran desconocidos hasta la identificación de la familia de proteínas Piezo conservada evolutivamente, incluyendo Piezo1 y Piezo2, por el laboratorio del Dr. Ardem Patatpoutian en el Instituto de Investigación Scripps en 2010. "
Desde entonces, se ha demostrado que las proteínas piezoeléctricas desempeñan papeles críticos en varios procesos de mecanotransducción. "Piezo1, por ejemplo, juega un papel clave en la detección del estrés por cizallamiento asociado al flujo sanguíneo y, en consecuencia, en el control del desarrollo y la función vascular"."En humanos, las mutaciones de los genes Piezo1 o Piezo2 se han relacionado con enfermedades genéticas".
Las proteínas piezoeléctricas son proteínas transmembrana complejas que no poseen una homología de secuencia notable con ninguna clase conocida de canales iónicos. "Estas características dificultan el estudio de su relación estructura-función utilizando enfoques tradicionales de mutagénesis dirigida al sitio", explicó Xiao ".Mientras trabajaba en el laboratorio de Patatpoutian como becario postdoctoral, demostramos previamente que las proteínas Piezo1 forman una nueva clase de canales iónicos ". Este trabajo fue publicado en la revista Nature en 2012, y Xiao fue el coautor principal.
Pero las preguntas fundamentales quedaron sin respuesta, entre ellas: ¿Cómo se organizan estas proteínas tridimensionalmente en canales mecanosensibles? ¿Cómo conducen los iones y responden a la estimulación de la fuerza?
Después de establecer su propio laboratorio en la Universidad de Tsinghua en Beijing, Xiao comenzó a abordar estas preguntas.
En un artículo que el grupo publicó en Nature en 2015, junto con colaboradores de la universidad, informaron que resolvieron la estructura de la microscopía crioelectrónica cryo-EM del ratón Piezo1 de longitud completa.
Ahora, en un artículo publicado en línea en Neuron el 25 de febrero de 2016, el grupo informa "identificando funcionalmente componentes de poros y mecanotransducción de buena fe para la conducción de iones", dijo Xiao. "Nuestros hallazgos demuestran que las proteínas Piezo1 consisten en proteínas distintas y separadasmódulos responsables de la conducción de iones, detección de fuerza mecánica y transducción para cumplir de manera coordinada su función como canales mecanosensibles sofisticados ".
Esto es consistente con la organización estructural de estos módulos funcionales en una arquitectura única de tres palas, con forma de hélice de Piezo1, según Xiao. "Nuestros estudios avanzan significativamente nuestra comprensión mecanicista de cómo esta clase de mecanosensible conservadora evolutivamente y fisiológicamente importantelos canales responden a la fuerza mecánica y, en consecuencia, conducen iones para funciones biológicas ", agregó.
En términos de aplicaciones, los estudios de su grupo "nos ayudan a comprender los sensores de fuerza especializados, como los canales iónicos Piezo1 que desempeñan funciones críticas en el desarrollo vascular y la función de las células sanguíneas, lo que podría permitirnos diseñar nuevas terapias en el futuro para tratar enfermedades causadaspor funciones anormales de estos mecanotransductores ", dijo Xiao.
Luego, Xiao y su grupo están planeando más estudios mecanicistas para obtener una mejor comprensión de los canales mecanosensibles e identificar formas de manipular sus funciones. "A la larga, esperamos desarrollar nuevas terapias dirigidas a estos mecanosensores".dijo.
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Materiales proporcionado por Sociedad biofísica . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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