El volumen de las células puede variar drásticamente. De manera similar a un globo inflado, el aumento de volumen de las células en crecimiento empuja la membrana plasmática, la envoltura lipídica que rodea la célula. Esta presión de "turgencia" aumenta la tensión de la membrana, que, si no se corrige, hará que la célula explote. Para evitar que esto suceda, las células han desarrollado mecanismos para controlar la tensión de su membrana plasmática. Cuando la tensión es demasiado alta, las células responden aumentando la cantidad de lípidos en la membrana.Por el contrario, cuando la tensión es demasiado baja, las células eliminan los lípidos de la membrana para "tensarla". La forma en que las células logran detectar la tensión y desencadenar la respuesta biológica adecuada sigue siendo un misterio. Ha sido difícil de resolver debido a la falta de herramientas paraestudiar la tensión de la membrana dentro de las células vivas. Para abordar este problema, investigadores de la Universidad de Ginebra UNIGE y el Centro Nacional de Competencia en Investigación de Biología Química NCCR han unido fuerzas para creare una molécula fluorescente para medir la tensión de la membrana plasmática de las células vivas.Usando esta nueva herramienta, pudieron descubrir cómo las células adaptan su superficie a su volumen.Un estreno.Estos resultados, publicados en Química de la naturaleza y Biología celular natural , allanar el camino para muchas aplicaciones, incluida la detección de células cancerosas que normalmente muestran una tensión de membrana aberrantemente alta.
Cuando aumenta el volumen de una célula, aumenta la tensión ejercida sobre su membrana, lo que provoca la activación de TORC2, un complejo de proteínas que crea señales de advertencia dentro de la célula ". La membrana celular consta de lípidos organizados en una bicapa semipermeable”, explica Aurélien Roux, catedrático del Departamento de Bioquímica de la Facultad de Ciencias de la UNIGE y miembro del NCCR.“ Esta superficie es fluida, lo que permite una gran adaptabilidad de la membrana a cambios en la forma y el volumen de la célula.cualquier superficie, se puede estirar y el espacio entre los lípidos aumenta. Cuando este espacio se vuelve demasiado grande y la membrana puede romperse, una proteína, llamada Slm1, activa TORC2 para producir señales que empujan a la célula a producir nuevos lípidos y a su vez reducirla tensión de la membrana celular ". Pero, ¿cómo podemos medir la tensión necesaria para desencadenar este proceso?
una molécula fluorescente como sonda de tensión de la membrana
Para evaluar la tensión de la membrana celular, es necesario poder medir el espacio entre los lípidos que constituyen esta membrana. Stefan Matile, profesor del Departamento de Química Orgánica de la Facultad de Ciencias de la UNIGE y miembro de laNCCR, ha creado una "molécula sonda", llamada FliptR Fluorescent Lipid Tension Reporter, que se integra espontáneamente entre los lípidos de la membrana plasmática. "Hemos desarrollado una molécula fluorescente con dos pequeñas" aletas "que definen un cierto ángulo entre ellos, explica con entusiasmo. Este ángulo varía según la presión ejercida sobre FliptR, lo que cambia su fluorescencia. "Aprovechando esta diferencia en las propiedades de fluorescencia de la molécula, el grupo del profesor Roux pudo medir el espacio entre los lípidosy por tanto la tensión de una membrana.
Con la creación de FliptR, los investigadores tienen una nueva herramienta valiosa para medir la tensión de la membrana plasmática en las células vivas. "Sabemos que las células cancerosas tienen una tensión de membrana más alta que las células normales. Esperamos que esta molécula fluorescente algún día ayudepara detectarlos más fácilmente ", agrega Stefan Matile.
¿Y cuando se trata de reducir la tensión de la celda?
Cuando la tensión de la membrana plasmática aumenta, se activa TORC2 y esto desencadena la producción de lípidos para bajar la tensión de regreso a los valores basales. Pero, ¿qué sucede cuando la tensión de la membrana es demasiado baja y hay que aumentarla? ".Pensé que estaba sucediendo por el mismo mecanismo funcionando a la inversa, ¡pero la historia resultó ser mucho más interesante! ”, dice Robbie Loewith, profesor del Departamento de Biología Molecular de la Facultad de Ciencias de la UNIGE y también miembro del NCCR.De hecho, la investigación inicial mostró que el activador de TORC2 Slm1, involucrado en la detección de demasiada tensión en la membrana, sorprendentemente no juega ningún papel en la respuesta a muy poca tensión ". Por otro lado, observamos que un lípido particular presente en la membrana plasmática, llamado PIP2, es el sensor para muy poca tensión de la membrana ".
Cuando la tensión de la membrana disminuye, el PIP2, previamente mezclado con otros lípidos, se autosegrega para formar "islas" de PIP2 en un mar de lípidos remanentes en la membrana, en un proceso similar a la separación espontánea ascenso de la crema en la leche fresca.. Como una de las proteínas de TORC2 se une a PIP2, TORC2 también se redistribuye a estos islotes de PIP2. Una vez engullido por estos islotes, TORC2 se inactiva. "Los lípidos de la membrana celular se degradan naturalmente y la actividad de TORC2 es necesaria para reemplazarlos"Loewith explica. Pero cuando se inhibe TORC2 dentro de los islotes PIP2, los lípidos degradados ya no se reemplazan, lo que resulta en un aumento en la tensión de la membrana plasmática. Si este proceso de recalibración se bloquea, las células no pueden ajustar la tensión de su membrana plasmática ymorir.
una herramienta de medición química para ayudar a la investigación en biología
Gracias a la técnica de medición de tensión desarrollada por Stefan Matile y Aurélien Roux, los equipos de los profesores Roux y Loewith pudieron realizar sus experimentos en células modelo - levaduras - y medir las variaciones de tensión de la membrana plasmática. "La tensión de la membrana esun parámetro muy importante a controlar en todos los procesos celulares en los que intervienen las membranas, como la motilidad, la endocitosis el proceso a través del cual la célula se alimenta a sí misma, o la división celular, y especialmente en el caso del desarrollo del cáncer ”, resumen los tres investigadores.Los científicos ahora se están enfocando en verificar si el mecanismo observado en la levadura es el mismo en las células humanas, con la idea a largo plazo de desarrollar medicamentos capaces de regular TORC2, o incluso de prevenir el desarrollo de ciertos cánceres.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Universidad de Genève . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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