Un nuevo estudio de una proteína que se encuentra en los cilios, las proyecciones similares a pelos en la superficie celular, puede ayudar a explicar cómo los defectos genéticos en los cilios juegan un papel en las anormalidades del desarrollo, la enfermedad renal y una serie de otros trastornos.
Los investigadores de la Universidad de Princeton y la Universidad de Northwestern descubrieron que la proteína, que se conoce con el nombre de C21orf59 o "Kurly", es necesaria para que los cilios se ondulen para mantener el fluido en movimiento sobre la superficie de las células. También descubrieron que la proteína es necesariadurante el desarrollo para orientar adecuadamente los cilios para que estén orientados en la dirección correcta para mover el líquido.
"Es extremadamente emocionante que hayamos encontrado una sola proteína que es responsable de estas dos funciones, orientación y motilidad, en los cilios", dijo Rebecca Burdine, profesora asociada de biología molecular en la Universidad de Princeton. "A pesar de su importanciaen la enfermedad humana, se sabe muy poco acerca de cómo se coordinan la motilidad y la orientación de los cilios, por lo que esta proteína proporcionará una puerta importante para analizar este proceso ". El hallazgo se publicó en línea y en la edición del 1 de marzo de la revista Informes de celda .
Los estudios se realizaron en el pez cebra en Princeton y en las ranas africanas con garras en el noroeste. En el riñón del pez cebra, los investigadores encontraron que la proteína Kurly permitió a los cilios orientarse en una dirección uniforme, y lo más importante, en la dirección adecuada para facilitarel flujo de líquido a lo largo de los canales estrechos en el riñón. En las ranas, los cilios en las células de la piel ayudan a mover el líquido a lo largo de la superficie del animal durante su etapa larval. En ambos casos, la eliminación del gen para Kurly hizo que los cilios se orientaran incorrectamenteperdiendo así su capacidad de moverse de la manera que agita, lo que ayuda a impulsar el fluido.
El descubrimiento del papel de Kurly en el movimiento y la orientación de los cilios surgió del trabajo en el laboratorio de Burdine sobre el desarrollo de órganos fetales, específicamente una investigación de mutaciones que alteran la orientación asimétrica izquierda-derecha del corazón. Dichas mutaciones pueden dar como resultado un órgano que esfunciona correctamente pero es una imagen exacta del espejo de un corazón normal. Durante una búsqueda de genes involucrados en este patrón de izquierda a derecha, el equipo de Burdine descubrió que las mutaciones en un gen que llamaron kur, que codifica la proteína Kurly, estaban vinculadas a erroresen orientación izquierda-derecha en corazón de pez cebra.
Mientras el equipo investigaba el kur, notaron que la mutación también afectaba la función de los cilios. Desde hace algún tiempo se sabe que los cilios son importantes para una serie de trabajos, desde la detección del entorno hasta la facilitación del flujo de fluidos, hasta asegurar quelos pulmones excretan contaminantes inhalados. Los defectos genéticos de los cilios están relacionados con una serie de enfermedades humanas, incluida la enfermedad renal poliquística, dificultad respiratoria, pérdida de la audición, infertilidad y trastornos del patrón izquierdo-derecho, como el que estudia Burdine.
Los investigadores en el laboratorio de Burdine descubrieron que el papel de Kurly en el movimiento de los cilios se debe a su capacidad para garantizar que las proteínas llamadas brazos de dineína estén ubicadas correctamente en los cilios. Cuando los investigadores eliminaron el gen kur, las proteínas de la dineína no se formaron en la ubicación adecuada.
El hallazgo de que una sola proteína está involucrada tanto en el movimiento como en la orientación es sorprendente, dijo el coautor Daniel Grimes, investigador asociado posdoctoral en el laboratorio de Burdine. "Estos son dos aspectos que son necesarios para generar flujo de fluidos, ynos gustaría saber cómo están vinculados molecularmente. Este trabajo agrega un nuevo gen que ayuda a este descubrimiento ".
El gen para Kurly también se ha detectado en relación con los trastornos de los cilios humanos, por lo que el trabajo puede tener un impacto en la comprensión de los mecanismos de la enfermedad humana, agregó Grimes. Los investigadores también encontraron que la mutación que descubrieron hizo que la proteína Kurly fuera sensible atemperatura, y usé este rasgo para descubrir que la proteína Kurly puede estar involucrada en iniciar el movimiento en lugar de mantener los cilios en movimiento una vez que han comenzado.
El equipo también exploró las proteínas que interactúan con Kurly. El equipo de Northwestern demostró que cuando el gen kur se inactivó utilizando una técnica de edición de genes llamada CRISPR-Cas9, la falta de una proteína Kurly funcional condujo a la colocación incorrecta de un segundoproteína en la superficie celular llamada Prickle2, que ayuda a las células a saber en qué dirección se enfrentan. Sin el posicionamiento adecuado de Prickle2, los cilios empujaron el líquido en la dirección incorrecta.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Princeton . Original escrito por Catherine Zandonella. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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