El concepto de compartir es un principio social básico que a la mayoría de nosotros se nos enseña desde una edad temprana. En general, se nos dice que compartamos por igual. Compartir también es un concepto que se aplica a las células; necesitan compartirinformación durante la división celular para funcionar correctamente. Pero en el caso de las células, el intercambio de información no siempre tiene que ser igual. Durante la división celular asimétrica, los llamados endosomas, vesículas que almacenan moléculas de señalización, solo van a una célula hija.Investigadores de la Universidad de Ginebra UNIGE ya habían descubierto esto hace unos años, pero no sabían el mecanismo detrás de esta distribución desigual, pero ahora el equipo del profesor Marcos González-Gaitán pudo arrojar luz sobre cómo los endosomas sabena qué célula ir y cómo lo hacen físicamente. Los resultados, que pueden ayudar aún más a comprender el desarrollo de tumores, ahora aparecen en la revista Naturaleza .
En las células vivas, la información se codifica en moléculas de señalización que determinan su destino. Este "software" le indica a las células qué hacer. Durante la división celular, esta información se maneja de dos maneras diferentes: simétrica o asimétrica. Durante la división simétrica, la informacióndentro de la célula madre se transmite por igual a las dos células hijas. Durante la división asimétrica, las dos células hijas son diferentes entre sí. Por ejemplo, en el caso de las células madre, una de las células hijas es una copia al carbón de la madrecélula y se convierte en otra célula madre, mientras que la otra hija tiene un destino diferente y se especializa para realizar una función en el órgano.
El grupo de Marcos González-Gaitán del Departamento de Bioquímica de la Facultad de Ciencias de la UNIGE ahora ha informado de un mecanismo que explica cómo podría funcionar la división asimétrica. Su estudio, que fue apoyado por una beca ERC y la Biología Química del NCCR,demostró que no importa qué tipo de división, una estructura de andamio dentro de la célula, el llamado huso central, desempeña un papel importante para el envío de esta información de señalización. Este andamio está formado por los llamados microtúbulos, pequeñas barras rígidas queconvergen en el medio de la célula. Los microtúbulos poseen un polo positivo y uno negativo, con el polo positivo apuntando hacia el centro. Los endosomas, las pequeñas vesículas que almacenan la información de señalización, usan estos microtúbulos como rutas de transporte, se mueven a lo largo de ellos como enuna calle de sentido único. El "motor" de este vehículo molecular es una proteína llamada Klp98A. Dado que los polos positivos actúan como un marcador de dirección, los endosomas se mueven hacia el centro de la célula.
husillo asimétrico significa distribución asimétrica
Dos proteínas más están trabajando en los microtúbulos, y esas dos están causando una asimetría del huso central. La proteína despolimerizadora Klp10A corta los microtúbulos de sus extremos negativos. Patronin, por otro lado, cubre los extremos negativos y detiene Klp10Ade cortar microtúbulos. La patronina es más abundante en un lado de la célula que se divide asimétricamente y, por lo tanto, el corte de microtúbulos en el extremo negativo se contrarresta en ese lado de la célula. Como consecuencia, este lado tendrá más microtúbulos. Este diseño puede seren comparación con una carretera de doble sentido con más carriles que van en una dirección que en el sentido opuesto. Si un conductor ingresa a la carretera al azar, lo más probable es que termine en el destino donde van más carriles.
Para la célula, esta asimetría significa que más microtúbulos apuntan hacia una célula hija en lugar de hacia la otra y, a su vez, esto polariza la motilidad del endosoma porque el "motor del automóvil" Klp98A mueve los endosomas hacia esta célula. Los investigadores se preguntaron sifue posible invertir este proceso. Y de hecho lo lograron con la ayuda de los llamados nanocuerpos. Con estos anticuerpos pequeños y muy simples, atraparon a Patronin del lado de la célula donde normalmente estaba en abundancia y de repente más microtúbulosapuntó hacia la otra celda. Este huso invertido envió a los endosomas en la dirección opuesta e incorrecta. De esta manera, los científicos eran como los hombres de las carreteras que cambiaron el número de carriles en una de las direcciones de la carretera ".puede ser engañado, ya que pudimos enviarlos en la dirección equivocada ", dice Emmanuel Derivery, primer autor del estudio." Significa que es realmente la polaridad del huso lo que orquestas la polaridad de los endosomas "
Para poder analizar una multitud de células diferentes, los investigadores desarrollaron su propio software. Esto permite que la computadora mida por sí misma cosas como el tamaño del huso y la velocidad del movimiento del endosoma en los microtúbulos, todo basado en películas del procesohecho con un microscopio confocal de disco giratorio. "Al hacerlo, podemos analizar miles de pistas a la vez", explica Marcos Gonzalez-Gaitan. Además, los investigadores podrían demostrar que este mecanismo de distribución asimétrica funciona exactamente igual en diferentes células, incluyendocélulas madre neurales y células madre intestinales en moscas, así como precursores neurales de la médula espinal en pez cebra ". Esto nos da un concepto bastante bueno de lo que sucede en una célula promedio arquetípica durante la división celular asimétrica, y obtenemos esta información enuna manera totalmente imparcial porque la computadora lo hace ", agrega.
Marcos González-Gaitán está seguro de que estos hallazgos también pueden tener un impacto para la investigación del cáncer. "Si la división celular asimétrica de las células madre no funciona correctamente, la proliferación en órganos como el intestino o la piel no procede a reponer gradualmente a los muertoscélulas, pero exponencialmente. Y este crecimiento descontrolado puede finalmente causar un tumor ", explica el biólogo celular. Por lo tanto, es vital comprender los mecanismos moleculares y la física de la división celular asimétrica.
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Materiales proporcionado por Universidad de Ginebra . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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