El cuerpo humano está formado por 30 a 40 millones de células, una red grande y compleja de células sanguíneas, neuronas y células especializadas que forman órganos y tejidos. Hasta ahora, descubrir qué mecanismos controlan la comunicación entre ellos ha demostrado ser undesafío importante para el campo de la biología celular.
La investigación dirigida por Virgil Percec en el Departamento de Química de Penn, en colaboración con los departamentos de biología y biología celular y del desarrollo de la Universidad, y con las universidades Temple y Aachen, proporciona una nueva herramienta para estudiar las células sintéticas con increíble detalle. Percec y su grupodemostraron el valor de su método al observar cómo la estructura de una célula dicta su capacidad para comunicarse e interactuar con otras células y proteínas y descubrieron que las moléculas de azúcar juegan un papel clave en la comunicación celular, sirviendo como los "canales" que usan las células y las proteínas.para hablar entre ellos. Publicaron sus hallazgos esta semana en la revista Actas de la Academia Nacional de Ciencias .
"En última instancia, esta investigación se trata de comprender cómo funcionan las membranas celulares", dice Percec. "La gente trata de entender cómo funcionan las células humanas, pero es muy difícil de hacer. Todo en la célula es líquido, y eso lo hacedifícil de analizar por métodos rutinarios "
Los biólogos celulares han usado históricamente la difracción para estudiar las células. Esto implica separarlas y tomar imágenes a nivel atómico de partes individuales, como proteínas. Sin embargo, el problema con este enfoque es que no permite el estudio decélula en su conjunto. Los métodos más nuevos, como la microscopía de fluorescencia, permiten a los investigadores estudiar células enteras, pero estas herramientas son complicadas y no proporcionan la visión de alta resolución que puede ofrecer la difracción.
Utilizando células sintéticas diseñadas como sistema modelo, el autor principal, César Rodríguez-Emmenegger, ex miembro del grupo de Percec, ahora en Aquisgrán, descubrió una forma de estudiar directamente las membranas celulares usando un método llamado microscopía de fuerza atómica. Este enfoque genera un nivel extremadamente altoescaneos de resolución que revelan formas y estructuras en una escala de menos de un nanómetro, casi 10,000 veces más pequeño que el ancho de un cabello humano. El grupo de Percec construyó un modelo que calcula cómo las imágenes estructurales se relacionan con la función de la célula.
El estudio es el primer ejemplo de un método similar a la difracción que se puede hacer en células sintéticas enteras. Usando este nuevo método, el grupo de Percec descubrió que una menor concentración de azúcares en la superficie de la membrana celular aumentaba la reactividad con las proteínas en elmembranas de otras células.
Uno de los objetivos de Percec es descubrir cómo controlar la comunicación y la función de célula a célula, lo que está vinculado con el trabajo continuo de su grupo en la creación de células híbridas formadas por partes de células humanas y bacterianas. Mientras que su grupo ha estadoestudiando las imitaciones de la membrana celular y los sistemas de ingeniería desde 2010, el descubrimiento de este nuevo método similar a la difracción fue, como describe Percec, un "accidente afortunado".
"Abordamos problemas para los que otras personas dicen que no hay solución. No se puede lograr un gran avance de la noche a la mañana", dice Percec. "Todas estas personas en nuestro equipo son talentosas y tienen la maquinaria necesaria para resolver los diversos problemas en el caminoque unen la historia "
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Materiales proporcionado por Universidad de Pennsylvania . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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