Los biólogos que estudian la mecánica de la división celular han estado en desacuerdo durante años sobre cuánta fuerza está actuando cuando los motores moleculares de la célula alinean los cromosomas en la célula, preparándose para levantar las copias en los polos opuestos a través de una estructura similar a un puente llamada cinetocoroformar dos nuevas células. La pregunta es fundamental para entender cómo se dividen las células, dice el biólogo celular Thomas Maresca de la Universidad de Massachusetts Amherst.
Como él dice, "Sabemos que no podemos entender completamente la estructura del cinetocoro hasta que comprendamos las fuerzas de tensión y su fuerza, pero las estimaciones han estado en todo el mapa. Difieren en orden de magnitud, cientos de veces yalgunos se multiplican por mil. Pero ahora, creo que finalmente tenemos la respuesta "
La segregación adecuada de los cromosomas es un paso fundamental y esencial en la división celular precisa, señala el biólogo. La segregación errónea de los cromosomas conduce a la aneuploidía, que es la principal causa de abortos espontáneos y anomalías cromosómicas y también está relacionada con el cáncer.
Utilizando dos sensores de fuerza diferentes para medir las fuerzas opuestas dentro de las células de Drosophila que se dividen, Maresca y sus colegas de UMass Amherst han propuesto que las fibras de cinetocoro ejerzan cientos de piconewtons de fuerza dirigida hacia los polos sobre los cinetocoros, resolviendo la cuestión de cuánta fuerza se ejerceLos detalles aparecen en la edición actual de Comunicaciones de la naturaleza .
Maresca dice que en experimentos realizados durante más de tres años que arrojaron más de 3.200 puntos de datos, "la naturaleza de los experimentos requirió que muchos, muchos cinetocoros individuales se visualizaran bajo el microscopio y se analizaran meticulosamente. Los datos fueron consistentes con una fuerza muy altaEn el mundo de los motores moleculares a escala nanométrica, las fuerzas que medimos son muy grandes. Dentro de las células hay muchos tipos diferentes de motores, muchos son como velocistas, pero lo que hemos medido es más como una excavadora que produce una gran fuerza aun ritmo lento pero constante. Espero que nuestros resultados ayuden a resolver esta pregunta de larga data ".
Señala que en la división celular normal, los cromosomas se alinean cerca del centro de la célula, donde una estructura llamada huso alinea dos copias de cada cromosoma y ayuda a separarlos. Todo esto requiere una estructura de proteína similar a un puente llamadacinetocoro que mantiene la fuerza o la tensión adecuada, como los cables de puente que estabilizan los cromosomas a medida que interactúan con los filamentos del huso llamados microtúbulos. Cuando la célula está lista para dividirse, los motores moleculares separan las copias de los cromosomas. Los microtúbulos también desempeñan un papel activo en el proceso, alejándose como una cáscara de plátano a medida que avanza la división.
"Saber cuánta fuerza ejercen los microtúbulos y el huso sobre el cinetocoro es muy importante porque es como un puente", dice Maresca. "Si no sabe cuál es la fuerza necesaria para el soporte del puente, le falta una pieza fundamentalde la historia. No querría conducir sobre un puente con tanta incertidumbre sobre las fuerzas que actúan sobre él. No tener esta pregunta de fuerza clavada representa una brecha importante en nuestra comprensión básica de la biología celular, especialmente porque los cinetocoros son posiblemente losestructuras de transducción de fuerza más importantes en la célula; son como el Golden Gate o los puentes de Brooklyn del mundo celular "
Para este trabajo, él y los estudiantes graduados Anna Ye y Stuart Cane usaron dos sensores de fuerza diferentes insertados en los cinetocoros. Ellos tomaron imágenes de las células en potentes microscopios que detectan la luz emitida por las moléculas fluorescentes en cada sensor. Un sensor fue diseñado para exhibir una reducciónfluorescencia cuando se le aplicaba fuerza mientras que el otro se volvía más brillante bajo tensión. Dado que ambos sensores fueron calibrados previamente, los cambios medidos en la fluorescencia correspondieron a la aplicación de una cierta cantidad de fuerza. Los dos métodos reporteros coincidieron, permitiendo a los investigadores alcanzar unconclusión más fuerte sobre la cantidad de fuerza que se aplica a los cinetocoros.
"Los motores que se mueven a lo largo de las pistas de microtúbulos como los automóviles en una carretera hacen mucho trabajo en las celdas. Pero nuestros datos nos han llevado a creer que en realidad son las pistas de microtúbulos las más capaces de producir la cantidad de fuerza que medimos", Dice Maresca." Es fuerte pero no rápido, y creemos que son las carreteras, no los motores, las que ejercen la mayor parte de la fuerza ".
Para este trabajo, se recopilaron algunos datos en el Light Microscopy Core y el Centro de Excelencia Nikon en el Instituto de Ciencias de la Vida Aplicadas de UMass Amherst, con el apoyo del Centro de Ciencias de la Vida de Massachusetts. La financiación provino de UMass Amherst, la Fundación March of Dimes,la Fundación Charles H. Hood y el Instituto Nacional de Ciencias Médicas Generales de los NIH.
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Materiales proporcionado por Universidad de Massachusetts en Amherst . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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