¿Pueden los huevos revueltos descifrarse ellos mismos? Bueno, más o menos
El citoplasma de los huevos de rana Xenopus rotos se reorganiza espontáneamente en compartimentos similares a las células, según un estudio realizado por investigadores de la Facultad de Medicina de la Universidad de Stanford.
"Estábamos atónitos", dijo James Ferrell, MD, PhD, profesor de química y biología de sistemas y de bioquímica. "Si combina una computadora, terminaría con pequeños pedazos de computadora, y ni siquieraser capaz de agregar dos y dos. Pero, he aquí, el citoplasma se reorganiza ".
Sorprendentemente, los compartimentos autoensamblados conservan la capacidad de sufrir divisiones y pueden formar compartimentos más pequeños. Estudios anteriores han demostrado que algunas estructuras subcelulares, como centrosomas y retículo endoplásmico, pueden autoensamblarse fuera de las células de sus componentes purificados, lo que demuestra queEstas estructuras tienen cierta capacidad de autoorganizarse. Sin embargo, el nuevo estudio proporciona el primer ejemplo de autoorganización a escala y complejidad de células enteras.
Ferrell es el autor principal del estudio, que se publicará el 1 de noviembre ciencia . El autor principal es el erudito posdoctoral Xianrui Cheng, PhD.
Los compartimentos se forman espontáneamente
El descubrimiento se basó en las observaciones de Cheng. Mientras estudiaba un proceso molecular conocido como muerte celular programada, notó que los núcleos en un tubo de extracto citoplasmático de huevos de rana se comportaban inesperadamente. Después de 30 minutos más o menos, los núcleos se habían organizado de manera que la distanciaentre dos núcleos era casi igual, dijo Cheng. Cuando tomó imágenes del extracto citoplasmático en portaobjetos de microscopio, vio que había formado compartimentos distintos que se asemejaban a una hoja de células.
"Si toma el citoplasma del huevo de rana, tenga en cuenta que el citoplasma se ha homogeneizado, por lo que cualquier estructura espacial que haya estado allí se ha interrumpido por completo, y simplemente déjela reposar a temperatura ambiente, se reorganizará y se formaráunidades parecidas a células pequeñas. Eso es bastante sorprendente ", dijo Cheng. Estos compartimentos similares a células se formaron independientemente de si se agregaron o no núcleos de esperma de Xenopus, lo que sugiere que el comportamiento se basó en algo intrínseco al óvulo.
Para comprender el mecanismo subyacente al fenómeno, los investigadores probaron si la formación de compartimentos se vio afectada por la adición de inhibidores químicos a las proteínas del citoesqueleto, las proteínas motoras y las quinasas, que activan otras proteínas. Este enfoque reveló que el ATP, la fuente primaria de energía enla célula y los microtúbulos, filamentos del citoesqueleto que brindan soporte estructural, eran necesarios para que se formaran los compartimentos. La dineína, un tipo de proteína motora, también era necesaria para la correcta localización de los microtúbulos.
Los compartimentos autoorganizados se dividen
Estos compartimentos en forma de células no solo se veían como células; también se dividieron como ellos. El extracto de huevo que los investigadores usaron cuando identificaron la formación del compartimiento contenía una sustancia química que impedía que las células ingresaran al ciclo celular., y se agregaron núcleos de esperma, el extracto de huevo formó compartimentos que se dividieron en compartimientos más pequeños.
Los investigadores vieron que estos compartimentos podrían sufrir más de 25 rondas de división, lo que indica que el proceso fue muy robusto. La división también fue reductora, dijo Cheng, ya que la cantidad total de citoplasma se mantuvo constante y se dividió en compartimientos cada vez más pequeñoscon cada ciclo: "Estás tomando el material del huevo, y se divide en un modo que recuerda el desarrollo embrionario", dijo, "tal como se supone que deben hacerlo en un huevo real".
Direcciones futuras
Todos estos hallazgos sugieren que el citoplasma del huevo Xenopus tiene la capacidad intrínseca de generar la organización espacial básica de la célula e incluso tiene algunas de sus funciones. Sin embargo, una pregunta abierta es qué papel juega este fenómeno en la fisiología normal deel huevo. Otra pregunta es si esta capacidad de autoorganizarse es peculiar de los huevos o es compartida por otros tipos de células.
Los investigadores también esperan comprender mejor lo que se necesita para que ocurra la autoorganización. "Mi pregunta favorita en este momento", dijo Ferrell, "es ¿podemos hacer un modelo simple que explique los conceptos básicos de este proceso de organización? ¿O tenemoshacer algo extremadamente complicado, como dar cuenta de cada cosa que sabemos que puede hacer un microtúbulo? "
La investigación fue apoyada por los Institutos Nacionales de Salud R01GM110564 y P50GM107615.
Los departamentos de Química y Biología de Sistemas y de Bioquímica de Stanford también apoyaron este trabajo.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Medicina de Stanford . Original escrito por Jack J. Lee. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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