Los investigadores en Japón creen que han encontrado una respuesta a la pregunta biológica fundamental de cómo las células individuales saben cómo posicionarse dentro de un cuerpo complejo y multicelular. Dependiendo del propósito de una célula en la estructura más grande, el contacto o las señales químicas difusas lo dirigena su destino final.
El viaje desde el óvulo y el esperma a un cuerpo completamente desarrollado requiere algo más que la simple multiplicación. Las plantas, los animales y las personas están formados por billones de células, cuidadosamente organizadas en estructuras más grandes como tejidos y órganos. De alguna manera, cada célula sabe dónde estápertenece el lado izquierdo del corazón, el revestimiento interno del colon, etc. y generalmente permanece en su lugar.
"Es casi imposible diseccionar lo que sucede mientras las células se posicionan en organismos multicelulares porque hay muchos jugadores: diferentes tipos de células, diferentes moléculas dentro de las células, diferentes señales químicas fuera de las células, crecimiento celular, muerte celular programada", dijoEl profesor Satoshi Sawai de la Universidad de Tokio, un experto en física biológica, un campo que utiliza los principios de la física para comprender los sistemas vivos.
El sistema de molde de limo
Los mohos de limo proporcionan un sistema más simple para comprender el posicionamiento celular. Los mohos de limo son amebas, pero son similares en tamaño y forma a los glóbulos blancos humanos y comparten los aspectos fundamentales de la dinámica celular, como la migración y la absorción de patógenos causantes de enfermedades.
células individuales del molde de limo Dictyostelium discoideum puede existir independientemente, viviendo libremente en el suelo y comiendo bacterias y hongos. Cuando la comida es escasa, las células de moho limo independientes se agrupan y funcionan como un organismo multicelular.
Cuando las células del moho del limo se agrupan, a veces 100 células, otras 10.000 células, se diferencian en dos tipos distintos.
El primer tipo, las células pre-tallo, eventualmente forman una columna que soporta una esfera compuesta por el segundo tipo, las células pre-esporas. Los investigadores llaman a esta estructura de dos partes un cuerpo fructífero. Las células pre-tallo morirán como ellas células preesporas eventualmente flotan en el viento hacia un mejor ambiente donde pueden crecer y dividirse nuevamente como amebas independientes.
Dentro del grupo, antes de que el cuerpo fructífero tome forma, las células se unen para formar trenes largos y giran alrededor, inmersas en una señal química que secretan. Identificado por primera vez en la década de 1970, este químico difusivo, llamado cAMP, atrae a las células.
Tradicionalmente, se pensaba que el grado de atracción a las señales de AMPc separaba las células en células pre-tallo y pre-esporas. Sin embargo, los experimentos genéticos más recientes revelaron que las moléculas relacionadas con la adhesión o el contacto de célula a célula puedentambién sea importante
"Lo bueno del moho limo es que puede extraer células individuales de la estructura más grande y seguir haciendo lo suyo comportándose de forma natural en una configuración relativamente simple que imita el entorno multicelular", dijo Sawai.
dos tipos de señales
En sus nuevos experimentos, los investigadores sacaron células de un grupo multicelular y rastrearon cómo migran las células individuales en respuesta al tacto artificial y a las señales de AMPc.
Cuando se formaron los trenes celulares, la célula líder se movió en la dirección de cAMP. Las células seguidoras no fueron arrastradas, sino que empujaron activamente las células líderes hacia adelante.
"El contacto célula-célula activa los procesos para el movimiento celular. Las células seguidoras son el motor y las células líderes son el volante, siempre apuntando en la dirección de la señal química", dijo Sawai.
Los investigadores también colocaron células individuales de pre-tallo o pre-esporas con cuentas recubiertas con una molécula de adhesión que parece funcionar en el extremo posterior de las células. Todas las células se unieron para seguir la cuenta como en un tren celular. Luego, los investigadores agregaron AMPc ael experimento. Las células de pre-tallo liberaron el cordón y se movieron hacia la fuente de AMPc. Sin embargo, las células de esporas ignoraron el AMPc y se mantuvieron firmes en el grano.
El equipo de investigación de Sawai demostró que el contacto de la cabeza con la cola entre las células dirige su migración, pero el AMPc de alguna manera anula este contacto solo en las células pre-tallo.
"Muchas personas piensan que tienes que ir a Marte para buscar las reglas fundamentales de lo que hace la vida. Pero podemos ver todas las ramas aún inexploradas del árbol de la vida aquí en la Tierra. El moho limo nos da pistas sobre québuscar entender las lógicas mecanicistas que subyacen a las especies más complejas ", dijo Sawai.
Este descubrimiento de la importancia del contacto célula-célula para activar el movimiento y la organización celular abrirá nuevas posibilidades para estudiar la formación de patrones celulares en eventos como el desarrollo de embriones o la propagación del cáncer de mama.
Los resultados se publican en el Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América.
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Materiales proporcionados por Universidad de Tokio . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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