Al igual que los fenómenos de aves en bandada y peces arrojadizos, la danza de las moléculas a través de la superficie de una célula ha fascinado por mucho tiempo a los teóricos, físicos y biólogos por igual. Sin embargo, a diferencia del comportamiento de los pájaros y los peces, la dinámica de la superficie celular no puede observarse y estudiarse fácilmente. Sin embargo,Es importante comprender estos procesos, ya que son cruciales para que las células obtengan información sobre su entorno y respondan. Entonces, ¿cómo se entienden las reglas que rigen el movimiento de las moléculas a través de esta arena? ¿Reconstruyendo la superficie celular desde cero, quizás?Los científicos del Centro Nacional de Ciencias Biológicas NCBS en Bangalore han logrado hacer exactamente eso: construir una superficie celular simplificada a partir de sus partes constituyentes, es decir, una mezcla de grasas y proteínas. Esta reconstrucción crea una nueva herramienta crucial que los investigadores puedense usa para probar teorías sobre la dinámica de la superficie celular.
Se sabe que los movimientos moleculares en la superficie celular son no aleatorios, increíblemente complejos y no parecen seguir reglas termodinámicas simples. Hasta hace poco, había pocas herramientas experimentales disponibles para estudiar tales fenómenos para comprender realmente cómo funcionaba la superficie celularEsto ha cambiado con el nuevo sistema experimental desarrollado por una estrecha colaboración entre biólogos experimentales del grupo del Prof. Satyajit Mayor en NCBS, científicos de la Universidad de California en San Francisco UCSF y físicos teóricos del grupo del Prof. Madan Rao enNCBS y RRI Raman Research Institute. El sistema experimental es un modelo mínimo de la superficie celular construido a partir de sus componentes básicos: grasas y proteínas purificadas que se sabe que forman parte de la superficie celular. Esta herramienta podría ser la clave para entender cómola superficie de una célula viva funciona.
"Esto es solo un comienzo pero importante", dice el profesor Satyajit Mayor. "Importante porque permite probar ideas que provienen de la teoría basada en proporcionar una explicación para la organización activa en la superficie de una célula viva. EsUn comienzo emocionante ya que la viabilidad de este simple sistema mínimo abre enormes posibilidades para explorar el mundo de una célula viva en un sistema de tubos de ensayo donde cada elemento está bajo nuestro control. Este trabajo está inspirado en el dicho "lo que entendemos que deberíamos sercapaz de construir 'y esto es para tratar de comprender los principios detrás de cómo funciona un material vivo, la superficie celular ", agrega.
El 'modelo compuesto activo' de la superficie celular es una de las últimas teorías que intenta explicar el comportamiento de las moléculas de la superficie celular. Este modelo visualiza la superficie celular no solo como la membrana celular, sino como una amalgamación de dos elementos:- la membrana celular, compuesta de grasas y una malla entrelazada de la proteína 'actina' que forma una capa delgada justo debajo de la membrana celular. Otra proteína, la 'miosina' que interactúa con la actina, se comporta como un motor molecular y crea movimiento en elLa malla de actina cuando se suministra con energía. Muchas de las proteínas de la superficie celular cuyos movimientos han desconcertado a los científicos a menudo están vinculadas a la malla dinámica de actina que se encuentra justo debajo de la membrana celular.
Según lo propuesto por el modelo compuesto activo, los investigadores decidieron recrear una superficie celular como un conjunto de una membrana a base de grasa y una malla de actina. Esta superficie celular artificial se construyó utilizando una bicapa de grasa, actina y una proteína fluorescente especialmentediseñado para incrustarse en la membrana y al mismo tiempo estar vinculado a la actina. Utilizando diversas técnicas microscópicas, el grupo pudo estudiar el comportamiento de la construcción a través de los patrones formados por las proteínas fluorescentes. Según lo predicho por el "modelo compuesto activo", elSe descubrió que la dinámica de las proteínas fluorescentes unidas a actina dependía de la dinámica de la malla de actina. Cuando se añadió el motor molecular, miosina, y se proporcionó energía química, las fuerzas generadas por las interacciones actina-miosina impulsaron los movimientos de estas proteínas.la energía química se agotó, las proteínas unidas a la actina se agregaron para formar diferentes haces o estructuras similares al aster basadas en la organización de la malla de actina.
"La importancia de los procesos activos o que consumen energía en la comprensión de los fenómenos biológicos es cada vez más evidente. Este es un campo emergente en biología llamado 'mecánica activa'. A menudo, la organización emergente de las moléculas biológicas no es clara, y las explicaciones teóricaspara tales observaciones también están lejos de ser completas. Esto hace que sea importante contar con herramientas experimentales adecuadas que vayan de la mano con la teoría para probar y mejorar nuestra comprensión de dichos sistemas. Nuestro estudio actual describe la creación de un sistema experimental que nos servirá enesto ", dice Darius Köster, autor principal del estudio que se publicó en la revista líder PNAS Actas de la Academia de Ciencias Naturales de los Estados Unidos de América.
"La motivación detrás de este trabajo es analizar los mecanismos que influyen en la dinámica y la organización de las moléculas en la superficie celular", dice Kabir Husain, otro autor en este estudio. Procesos como el crecimiento celular, la división, el reconocimiento inmune y muchos otros dependen dela organización de receptores de proteínas y otras moléculas asociadas en la superficie celular. Esto implica que la capacidad de la célula para controlar de manera confiable la organización de sus moléculas superficiales es crucial para su supervivencia y función. Con la recreación de la superficie celular en un testubo,Los científicos han ganado una sólida base experimental en la carrera para comprender la mecánica de la organización de la superficie celular.
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Materiales proporcionado por Centro Nacional de Ciencias Biológicas . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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