Muchas de nuestras células están equipadas con una "antena" similar a un cable que transmite información sobre el entorno externo a la célula, y los científicos ya han descubierto que la aparición y desaparición de estos llamados cilios primarios están sincronizados con el proceso de duplicación celular, llamado mitosis. Ahora, los biólogos celulares de Johns Hopkins informan el descubrimiento de nueva información sobre cómo esta "pérdida de cabello" y la duplicación celular están vinculadas a través del recorte dramático de las puntas de los cilios, lo que los científicos llaman decapitación, que comienzasu desmontaje
Los investigadores dicen que la nueva información es clave para comprender mejor cómo las células deciden someterse a la mitosis, un proceso integral para el desarrollo de organismos, el mantenimiento de los tejidos y la formación de cáncer. También esperan que su trabajo arroje luz sobre los cilios.enfermedades relacionadas, como enfermedad renal poliquística y ciertas formas de discapacidad intelectual.
"La decapitación de los cilios se había observado antes pero nunca se había explorado", dice Takanari Inoue, Ph.D., profesor asociado de biología celular en la Facultad de Medicina de la Universidad Johns Hopkins, quien dirigió el estudio. "Ahora sabemos que esun proceso normal, no solo algo que sucede bajo ciertas condiciones experimentales. Y hemos identificado los actores moleculares que lo impulsan ".
Un resumen de los hallazgos de su equipo aparece el 12 de enero en el diario Celda .
Al igual que las antenas en minivans, los cilios primarios son pequeñas estructuras que aparecen en las células dentro del riñón, el cerebro, la retina y el oído interno, entre otros órganos, y proporcionan a las células información sobre el flujo y la química de los fluidos en el exterior.
Cuando una célula no se divide, un estado llamado quiescencia, la mayoría de las estructuras celulares cambian continuamente, pero los cilios primarios son relativamente estables. Inoue y su grupo trataron de entender qué causa el "corte de pelo" cuando una célula sale de la quiescencia y comienza la mitosis,durante el cual los cromosomas replicados se dividen y pueblan dos nuevas células "hijas".
Comenzaron comparando células con más y menos de una enzima llamada Inpp5e, que estudios previos habían implicado en la estabilidad de los cilios. Después de agregar una etiqueta fluorescente a la membrana de los cilios en células embrionarias de ratón inactivas, el equipo grabó en video las puntas de los cilios.Aparentemente estaban siendo cortados y alejados una vez cada varias horas.
La tasa de decapitación fue mayor en las células que carecen del gen Inpp5e y cuando las células recibieron señales que estimulan la mitosis. Pero cuando los científicos agregaron un código molecular a la proteína Inpp5e para que se acumulara en los cilios, la tasa de decapitación fue muy importanteInoue dice que esto sugiere que la presencia de Inpp5e en los cilios detiene el proceso de decapitación y que las señales mitóticas expulsan a Inpp5e de los cilios para promover la decapitación.
"Debido a que las mutaciones genéticas en Inpp5e están asociadas con el síndrome de Joubert, que se caracteriza por un desarrollo cerebral anormal y discapacidad intelectual, ahora sospechamos que Inpp5e afecta el desarrollo cerebral", dice Inoue.
La función de Inpp5e es agotar una molécula similar a la grasa, llamada PIP2, de la membrana de los cilios. Una etiqueta fluorescente que se une a PIP2 mostró a los investigadores que la concentración de PIP2 en los cilios, especialmente cerca de la punta, también se sincronizó:PIP2 se acumuló en las puntas de los cilios después de que las células recibieron señales mitóticas, y los cilios se cortaron en el sitio de acumulación de PIP2.
Debido a que PIP2 juega un papel clave en la formación de estructuras en forma de alambre hechas de la proteína actina, el equipo utilizó un biosensor fluorescente para medir y ver la formación de estructuras en los cilios. En los cilios que contienen un exceso de PIP2 debido a la falta de Inpp5e, elLos investigadores encontraron un aumento de diez veces en la formación de alambre. Además, vieron que la formación de alambre ocurrió justo en el sitio de decapitación solo unos minutos antes de tiempo ver VIDEO.
"Creemos que la formación de alambre en realidad está proporcionando la fuerza que decapita los cilios", dice Inoue.
Para ver cómo la decapitación afectó al resto del desmontaje de los cilios, Siew Cheng Phua, una estudiante graduada en el laboratorio de Inoue y autora principal del artículo, diseñó una forma de evitar que se formen cables dentro de los cilios. Ella descubrió que los cables son esenciales paradecapitación de los cilios y esa decapitación es necesaria para el desmontaje completo de los cilios.
Luego, el equipo analizó el momento de la decapitación de los cilios. Usando un arco iris de etiquetas fluorescentes, los investigadores siguieron las células con cilios desde la quiescencia hasta su transición a la mitosis. Los cilios se marcaron en azul y los núcleos de las células cambiaron de amarillode rojo a oscuro a medida que progresaban. En las células normales, la decapitación de los cilios generalmente ocurría mientras las células todavía estaban en estado de reposo núcleos amarillos, antes de pasar a la mitosis núcleos oscuros. Pero en las células cuyos cilios no podían formar alambres, ella incapacidad para decapitar los cilios se asoció con una transición más lenta de la quiescencia a la mitosis.
"De alguna manera, la decapitación desencadena el encogimiento de los cilios; se encogen más de lo que se corta", dice Inoue. "Al mismo tiempo, eso parece indicarle a la célula que es hora de salir de la quietud y comenzar la división."
Cuando analizaron el contenido de las puntas de los cilios decapitados, un proyecto de colaboración con investigadores en Japón, encontraron principalmente moléculas importantes para la señalización celular y el crecimiento de los cilios, lo que implica que la decapitación ajusta la composición y la función de los cilios.
Las puntas recortadas de los cilios también podrían tener implicaciones clínicas, según Phua. Investigaciones recientes muestran que la orina de pacientes con enfermedad renal poliquística contiene pequeños sacos encerrados en la membrana. Inoue dice que es posible que sean puntas de los cilios y que desempeñen un papel endesarrollo de la enfermedad, pero se necesita más investigación para confirmar esta idea.
Phua agrega que: "Las funciones sensoriales anormales de los cilios están asociadas con algunos tipos de cáncer, como el cáncer de piel y cerebro. El nuevo vínculo entre la decapitación de los cilios y la mitosis podría ayudarnos a comprender cómo los defectos en los cilios primarios influyen en las divisiones celulares anormales que subyacen a la formación del cáncer"
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Medicina Johns Hopkins . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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