Cuando una célula individual se coloca en una superficie nivelada, no se queda quieta, sino que comienza a moverse. Este fenómeno fue observado por el biólogo celular británico Michael Abercrombie en 1967. Desde entonces, los investigadores han intentado entender cómolas células logran esta hazaña. Esto es muy conocido: las células forman los llamados lamellipodios, protuberancias celulares que crecen y se contraen continuamente, para impulsarse hacia señales de señalización como atrayentes químicos producidos y secretados por otras células. Cuando faltan tales señales externas- como en la observación de Abercrombie - las células comienzan a buscarlas activamente. Al hacerlo, utilizan patrones de búsqueda que también se pueden observar en tiburones, abejas o perros. Se mueven transitoriamente en una dirección, se detienen, se mueven en el lugardurante un tiempo, y luego continúe moviéndose en otra dirección. ¿Pero cómo logran las células mantener la dirección de su movimiento durante un período de tiempo más largo?
Investigadores del Cúmulo de Excelencia de Células en Movimiento de la Universidad de Münster Alemania ahora han descifrado un bloque de construcción para responder a esta pregunta. Descubrieron que la geometría de la membrana puede desencadenar ciclos lameipodiales posteriores: las fuerzas mecánicas causan la generación de la curvatura de la membrana, donde se congregan ciertas proteínas que reconocen esta geometría. Estas proteínas, a su vez, permiten que la célula forme la lamellipodia ". La curvatura, generada durante la retracción, ya predetermina el crecimiento del próximo ciclo lamellipodial. Así es como el mecanismo se reactiva constantemente", explica el biólogo Dr. Milos Galic, líder del grupo de investigación junior en el Cluster of Excellence y autor principal del estudio. Cuando faltan señales externas, una célula no solo se detiene y marca el tiempo: es capaz de dirigirse momentáneamente en unadirección y patrullar eficientemente su entorno. El estudio ha sido publicado en Física de la naturaleza .
Métodos y resultados adicionales
El punto de partida para el estudio fue una observación sorprendente realizada al analizar imágenes microscópicas. Los investigadores estaban investigando cómo las células formaron lamellipodia y, en consecuencia, cómo cambió el movimiento y la forma de las células. Descubrieron que la lamellipodia evolucionó en un amplio rangode tamaños y con vidas muy diferentes. "En los datos no pudimos reconocer ningún patrón recurrente en el crecimiento y la contracción de lamellipodia", dice la bióloga Dra. Isabell Begemann, quien realizó el estudio como autora principal, como parte de su disertación doctoral.Los investigadores pudieron determinar, de manera similar al trabajo de otros grupos, que los sitios de extensión posterior de lamellipodia ocurrieron donde la membrana celular desarrolló una curvatura fuerte. Por lo tanto, plantearon la hipótesis de que un mecanismo vinculado a estas curvaturas puede determinar ciclos de movimiento continuo y, en consecuencia, persistencia de movimiento.
Biólogos, bioquímicos y físicos trabajaron en estrecha colaboración para investigar esta idea. Primero desarrollaron biosensores para etiquetar sitios altamente curvos en la membrana celular, y los visualizaron por diversos medios de microscopía de alta resolución. Para este fin, conectaron fluorescentesmoléculas con los denominados dominios I-BAR. Estas son regiones de proteínas en forma de plátano cuyo lado cargado positivamente se une a la membrana celular cargada negativamente, pero solo cuando la membrana está curvada. Aprovechando estos biosensores, los investigadores pudieron demostrarque las proteínas sensibles a la curvatura se acumulan en los sitios donde se está contrayendo el lamellipodio. Una vez enriquecidas, estas proteínas inducen fuerzas sobresalientes en la célula a través de la proteína actina, que desencadena el crecimiento del lamellipodio. En un siguiente paso, los investigadores desarrollaron un modelo matemático quereconstituye el mecanismo y lo simula en la computadora usando varias combinaciones de parámetros.derivado del modelo matemático con datos complementarios de imágenes experimentales fortaleció aún más los resultados encontrados hasta ahora.
Los investigadores encontraron evidencia de la presencia del mecanismo de motilidad identificado en modelos de cultivo celular, por ejemplo, en células de tejido conectivo derivadas de ratones, en células de vasos sanguíneos humanos del cordón umbilical y también en células inmunes humanas, es decir, una célulatipo que de hecho se mueve libremente dentro del organismo. Finalmente, los investigadores también querían saber qué efectos tenía el mecanismo propuesto sobre el patrón de motilidad de una célula ". Regulamos las proteínas I-BAR, lo que nos permite 'hackear' elel sistema de autoorganización de la célula ", dice Milos Galic. Sin el mecanismo, la célula aún logra moverse, pero el área de búsqueda se vuelve sustancialmente más pequeña. Paralelamente a este mecanismo, ciertamente hay otras maquinarias que se entrelazan, pero el mecanismo tieneinfluencia en el patrón de motilidad de una célula. Los resultados del estudio podrían, en el futuro, ayudar a responder preguntas fundamentales sobre procesos en organismos que involucran células que se mueven libremente.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Münster . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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