Muchos millones de veces al día, las estructuras en forma de fútbol llamadas husos mitóticos se forman dentro de las células del cuerpo mientras se preparan para dividirse. El proceso es rutinario pero misterioso, ya que la micromecánica involucrada aún no se comprende bien.
En una investigación publicada el 1 de octubre en Célula del desarrollo , los científicos de la Universidad Rockefeller revelan nuevas ideas sobre las fuerzas mecánicas que gobiernan los elementos de la formación del huso mitótico.
"Conocemos la mayoría de las proteínas involucradas y tenemos un buen manejo de la biología y la genética", dice el coautor Scott Forth, un postdoc en el Laboratorio de Química y Biología Celular, dirigido por Tarun Kapoor, quien es elPels Family Professor. "Pero aún no sabemos mucho sobre el lado mecánico de las cosas, y la división celular es un proceso muy mecánico".
Los investigadores describieron cómo una proteína llamada kinesina-5 actúa como una especie de motor molecular para ayudar a organizar el huso mitótico. En última instancia, su trabajo podría tener implicaciones médicas, ya que una mejor comprensión de la división celular podría conducir a nuevas terapias contra el cáncer para obstaculizarreproducción de células tumorales.
El huso mitótico incluye miles de microtúbulos, estructuras en forma de varilla con puntas polarizadas, que los biólogos denominan "extremos positivos" y "extremos negativos". Debido a que los microtúbulos existen en grandes cantidades uno al lado del otro para entrenar pistas, naturalmente se mueven, cambian, y se superponen. Alrededor del centro del huso, existen principalmente en una configuración antiparalela, en la que sus extremos positivo y negativo apuntan en direcciones opuestas; hacia sus polos, prevalece la configuración paralela, en la que sus extremos positivo y negativo apuntan en elmisma dirección.
Para segregar los cromosomas en las dos células emergentes, el huso en sí necesita una estructura bipolar, por lo que los microtúbulos deben clasificarse para alinearse con el eje largo polo a polo del huso. Este trabajo se realiza mediante kinesina.5, que puede unirse a dos microtúbulos superpuestos, uniéndolos como una barra en la letra H y dirigiéndolos a las ubicaciones apropiadas.
Para este estudio, los investigadores analizaron detalladamente las fuerzas físicas generadas por la proteína motora, ya que ayuda a organizar el huso mitótico.
Para hacer la clasificación, kinesin-5 puede unir dos microtúbulos antiparalelos, empujándolos en direcciones opuestas, de modo que sus extremos negativos se alejen del centro del huso y se dirijan hacia los polos del huso. La fuerza ejercida por kinesin-5 en ese procesono ha sido previamente medido
Al encender una luz láser en un cordón de plástico de tamaño microscópico unido a un par de microtúbulos unidos por moléculas de kinesina-5, el equipo rastreó su actividad y descubrió que esta fuerza es una función de la superposición de los microtúbulos: cuanto más larga sea la superposición, mayor es la fuerza. "Esta es una manera por la cual la célula puede ajustar la cantidad de fuerza que necesita para construir una estructura de husillo equilibrada", dice Forth.
Kinesin-5 también puede vincular microtúbulos paralelos, y los investigadores encontraron que en este caso, se comporta de manera diferente. En lugar de producir una fuerza de empuje, genera una fuerza de resistencia que puede ralentizar el movimiento de los microtúbulos. Y aquí nuevamente, esola fuerza aumenta con la longitud de la superposición entre los microtúbulos.
"Creemos que la kinesina-5 tiene la capacidad de coordinar la velocidad de los microtúbulos y evitar que vayan demasiado rápido o demasiado lento", dice Forth, comparando la proteína con una caja de cambios en un automóvil ". Ayuda a coordinar y gobernarla velocidad y la ubicación de los microtúbulos en el huso ". Como muchas moléculas de kinesina-5 trabajan juntas dirigiendo los microtúbulos, se convierten en la fuerza gobernante de la formación del huso.
"Este trabajo representa un avance importante en nuestros esfuerzos para construir, desde cero, el aparato del huso dinámico a partir de proteínas purificadas", dice Kapoor, el autor principal. "También ayuda a revelar cómo las proteínas de tamaño nanométrico trabajan juntas paraensamblar estructuras celulares complejas que son miles de veces más grandes que ellas ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Rockefeller . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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