Los glóbulos rojos están en un viaje salvaje. A medida que corren a través del cuerpo para suministrar oxígeno, deben mantener una forma distinta de hoyuelos y recuperarse en forma incluso después de aplastar a través de capilares estrechos. Glóbulos rojos que no pueden mantenersesu forma está asociada con enfermedades como la anemia falciforme.
En un nuevo estudio, Velia Fowler, PhD, y su laboratorio en el Instituto de Investigación Scripps informan que una proteína llamada miosina IIA se contrae para dar a los glóbulos rojos su forma distintiva. Los hallazgos, publicados esta semana en la revista Actas de la Academia Nacional de Ciencias , podría arrojar luz sobre las enfermedades de células falciformes y otros trastornos en los que se deforman los glóbulos rojos.
"Los glóbulos rojos se han estudiado durante siglos, pero todavía hay muchas preguntas sin respuesta sobre cómo adoptan su forma", dice Alyson Smith, estudiante graduada de Scripps Research y coautora principal del estudio. "Nuestro estudioagrega una pieza importante a este rompecabezas "
Los glóbulos rojos se ven como discos hinchados con "hoyuelos" cóncavos en la parte superior e inferior. Pero las células sanguíneas de las personas con ciertos trastornos adquieren otras formas. En las formas graves de enfermedades de células falciformes, los trastornos genéticos más comunes entre las personas de ascendencia africana, las células tienen forma de luna creciente o hoces.
Estas células deformadas son rígidas y pegajosas, lo que hace que se atasquen en los vasos sanguíneos, lo que impide que la sangre transporte oxígeno por todo el cuerpo, causando anemia. Alrededor de 300,000 niños nacen con anemia falciforme cada año, y actualmente no haycura para estos trastornos.
Los científicos se han preguntado durante mucho tiempo cómo los glóbulos rojos sanos mantienen su forma de hoyuelos y si se trata de un proceso pasivo o activo. ¿Son como tubos de goma que rebotan pasivamente a su forma anterior después de ser apretados o golpeados? ¿O es algo?Mecánico en la membrana celular, la piel externa de la célula, ¿se contrae y relaja activamente para mantener la forma? Responder estas preguntas también podría ayudar a explicar qué ocurre cuando los glóbulos rojos son demasiado rígidos para deformarse fácilmente a medida que fluyen a través de los vasos sanguíneos.
Smith y Roberta Nowak, asistente de investigación, lideraron el trabajo para resolver este rompecabezas, que había despertado el interés de Fowler desde que era investigadora postdoctoral en la década de 1980. Descubrieron que los glóbulos rojos regulan activamente su forma, gracias a la miosina IIA:- que está relacionado con la proteína que impulsa la contracción muscular en otras partes del cuerpo.
El equipo usó microscopios avanzados en Scripps Research para capturar imágenes en 3D que muestran miosina IIA debajo de la membrana celular. Los investigadores encontraron que las moléculas de miosina IIA de los glóbulos rojos se ensamblan en estructuras en forma de barra llamadas filamentos. Regiones especializadas en ambos extremos de la miosina IIAlos filamentos pueden tirar de una proteína estructural asociada a la membrana llamada actina para controlar la rigidez de la membrana celular.
"Se necesita una contracción activa en la membrana celular, similar a la forma en que los músculos se contraen", dice Fowler. "La miosina tira de la actina para proporcionar tensión en la membrana, y luego esa tensión mantiene la forma bicóncava".
El equipo luego trató los glóbulos rojos con un compuesto llamado blebbistatina, que impide que la miosina funcione correctamente. Descubrieron que las células tratadas perdieron su capacidad de mantener una forma y se veían flexibles y poco saludables. Esto confirmó que la miosina IIA es importante paramantener la forma de los glóbulos rojos.
Comprender la arquitectura de la membrana es un paso importante para encontrar las causas de las enfermedades en las que se deforman los glóbulos rojos. Fowler dice que algún día podría existir la posibilidad de inhibir la miosina IIA en los glóbulos rojos y restaurar la elasticidad que pierden en la hozanemia celular, lo que les permite doblarse y encajar a través de los capilares.
"Incluso un pequeño cambio en esas células falciformes podría ser suficiente", dice Nowak, quien se desempeñó como coautor principal del estudio con Smith.
Esta visión de la forma de los glóbulos rojos ha generado muchas preguntas nuevas. El estudio sugiere que las células usan un proceso llamado fosforilación para hacer que los filamentos de miosina IIA en la membrana celular sean más estables, pero la forma en que se controla este proceso sigue siendo un misterio.En adelante, los investigadores esperan aprender más sobre lo que regula la actividad de la miosina IIA en los glóbulos rojos e incluso en otros tipos de células, como las neuronas.
El estudio, "La miosina IIA interactúa con el esqueleto de membrana de espectrina-actina para controlar la curvatura y deformabilidad de la membrana de los glóbulos rojos", incluyeron autores del Instituto de Tecnología de Rochester, el Instituto de Investigación Médica Feinstein, el Centro Médico Beth Israel Deaconess y elDonald y Barbara Zucker School of Medicine en Hofstra-Northwell.
El trabajo fue apoyado por la Fundación Whitaker, los Institutos Nacionales de Salud subvenciones GM34225, HL083464, HL134043 y HL126497, un premio de la National Science Foundation CBET 1560709, el Premio NIH / NCATS CTSA subvención UL1 TR001114 alInstituto de Ciencia Traslacional Scripps y un Premio Académico St. Baldrick's de Allied World.
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Materiales proporcionado por Instituto de Investigación Scripps . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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