Los científicos del Instituto de Investigación Virginia Tech Carilion han agregado una nueva dimensión a la comprensión de cómo las células alteran su comunicación entre sí durante el desarrollo, la curación de heridas y la propagación del cáncer.
Los investigadores publicaron sus resultados en Biología molecular de la célula , una revista publicada por la Sociedad Estadounidense de Biología Celular.
"Hemos obtenido una nueva visión de cómo una célula individual puede modular dinámicamente su síntesis de proteínas a partir de instrucciones genéticas existentes", dijo James Smyth, profesor asistente en el Centro VTCRI para la Investigación del Corazón y la Medicina Regenerativa en VTCRI y autor principalen el estudio "Esta comprensión del ajuste fino es nueva en el campo"
Cuando el tejido crece o se cura, su capa externa de células epiteliales adquiere características que permiten que las células migren, cambien su tamaño y comportamiento, y actúen como otros tipos de células, específicamente células mesenquimales multipotentes que son útiles para hacer reparaciones. El proceso esconocida como la transición mesenquimal epitelial, o EMT.
"El problema es que la EMT también se activa en varios procesos de enfermedades, como la fibrosis y la metástasis del cáncer", dijo Smyth, quien también es profesora asistente de ciencias biológicas en la Facultad de Ciencias de Virginia Tech. "Afortunadamente, estas células son muysusceptible de manipulación. Hemos desarrollado una nueva y poderosa herramienta para estudiar este proceso para ayudarnos a llegar al corazón de la metástasis del cáncer. Podemos observar que las células cancerosas cambian su comunicación entre sí para volverse más invasivas, separarse y dispersarse por todas partes.el cuerpo."
Smyth dijo que los investigadores también podrán usar sus técnicas para comprender mejor las respuestas celulares a lesiones y enfermedades en otras patologías, como la enfermedad cardíaca.
Smyth normalmente estudia la comunicación entre las células cardíacas, con un enfoque específico en el papel de un tipo de proteína llamada conexina 43. Las conexinas se encuentran en cada tejido del cuerpo. Cuando se unen seis proteínas de la conexina 43, forman canales llamados uniones vacíasa través del cual las células se comunican.
Históricamente, la gente pensaba que cuantas más proteínas de conexina hay en la célula, más conexiones cruzadas formaría la célula, enriqueciendo así la comunicación celular.
Al igual que todas las proteínas, Connexin 43 se sintetiza a partir del mensaje codificado en el ARN que ha leído el código del ADN. El ARN también puede codificar piezas más pequeñas o fragmentos de conexinas 20k, que aseguran la formación de la unión de huecos.
"Se pensó que la cantidad de ARN se correlacionaba con la cantidad de proteína conexina, pero ahora sabemos que es mucho más complicado que eso", dijo Smyth. "El punto de síntesis de proteínas para la traducción está estrictamente regulado por la célula,y es dinámico, cambia con el desarrollo y con la enfermedad "
En este estudio, Smyth descubrió que la síntesis de conexina de ARN y proteínas aumentó durante la EMT, pero la cantidad de uniones en la superficie de la célula no aumentó como se esperaba.
En un esfuerzo por comprender por qué, Smyth colaboró con Samy Lamouille, profesor asistente de investigación en el VTCRI. Lamouille es un experto en EMT y la señalización celular involucrada en la traducción de proteínas, que ha estudiado desde que era un asociado postdoctoral en elUniversidad de California San Francisco.
Lamouille, quien también es profesora asistente de investigación de ciencias biológicas en la Facultad de Ciencias de Virginia Tech, se enfoca en comprender los mecanismos que regulan la interacción de célula a célula en el cáncer y cómo la comunicación intercelular desregulada puede conducir a la progresión del cáncer a través de EMT.
"En este estudio, encontramos que la formación de estructuras de unión de huecos que permiten que las células se comuniquen se interrumpió durante la EMT a pesar de la abundancia de conexina 43", dijo Lamouille.
Normalmente, la célula forma los fragmentos de conexina de 20k para dirigir la conexina 43 de longitud completa a la superficie de la célula, un proceso que se altera en detrimento de la formación de la unión de huecos.
Smyth y Lamouille plantearon la hipótesis de que los fragmentos de conexina 20k estaban siendo suprimidos durante el proceso de traducción interna de la síntesis de proteínas.
"Tuvimos este aumento en las proteínas, pero no iban a la superficie de la membrana celular", dijo Smyth. "¿Podría ser que las conexinas se estancaron en algún lugar?"
Los investigadores utilizaron el microscopio de súper resolución del VTCRI para examinar moléculas individuales y analizar las conexinas dentro de las células. Descubrieron que las conexinas de longitud completa fueron detenidas en el aparato Golgi de la célula, que actúa como una planta de empaque para las proteínas que se dirigen alsuperficie de la célula.
Para contrarrestar la expresión suprimida de los fragmentos de conexina 20K, Smyth usó un vector lentivirus para hacer que el ARN de las células produzca conexina 20k, rescatando así la conexina 43 de longitud completa, la formación de uniones vacías y las comunicaciones celulares normales.
Smyth ahora está aplicando la información que aprendió en esta investigación a la enfermedad cardiovascular, donde ha visto los mismos problemas de comunicación celular.
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Materiales proporcionado por Virginia Tech . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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