Lo que los huesos son para los cuerpos, el citoesqueleto es para las células. El citoesqueleto mantiene la estructura celular, construye apéndices como flagelos y, junto con las proteínas motoras, potencia el movimiento celular, el transporte y la división. Los microtúbulos son un componente crítico del citoesqueleto, vitalpara la división celular y, por eso, un excelente objetivo para los medicamentos de quimioterapia.
Los microtúbulos pueden autoorganizarse espontáneamente, transformándose de muchos componentes singulares en una gran estructura celular capaz de realizar tareas específicas. Piense en transformadores. Sin embargo, la forma en que lo hacen no ha quedado clara.
Ahora, los investigadores de la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de Harvard John A. Paulson SEAS han observado cómo los microtúbulos y las proteínas motoras se unen en redes macroscópicas. Su observación proporciona una mejor comprensión de la autoorganización del citoesqueleto en general, lo que puedea su vez, conducir a un mejor diseño de medicamentos y nuevos materiales que puedan imitar los comportamientos celulares.
La investigación fue publicada recientemente en la revista eLife.
Los husos son estructuras celulares que juegan un papel importante en la división celular, separando los cromosomas y tirando el ADN duplicado de la célula madre a la célula hija. Están formados por microtúbulos y muchas otras proteínas, incluida la proteína motora dineína.
"Lo que realmente estamos buscando es una gran teoría unificada del ensamblaje del huso", dijo Peter Foster, un estudiante graduado de SEAS y el primer autor del artículo. "Sabemos cómo interactúan las proteínas motoras con los microtúbulos, pero ¿cómo se pasa de un individuo a otro?microtúbulos y proteínas motoras a grandes estructuras en red? "
Para obtener información sobre cómo se ensamblan los husos, Foster y su equipo, bajo el liderazgo de Dan Needleman, profesor asociado de física aplicada y de biología molecular y celular, construyeron un experimento simple. Extrajeron el citoplasma de los huevos de rana, que contiene dineína ytodos los componentes necesarios para fabricar husos, agregaron proteínas fluorescentes y el medicamento de quimioterapia Taxol para crear y estabilizar los microtúbulos, y cargaron la mezcla en "la cámara microfluídica más simple del mundo".
"Muy rápidamente, vimos que estos microtúbulos se organizan en redes que se contraen espontáneamente", dijo Foster. "La pregunta es ¿por qué?"
La respuesta no estaba en los microtúbulos sino en el comportamiento de la proteína motora. Los microtúbulos tienen extremos positivo y negativo y los investigadores han observado que la dineína se mueve del extremo positivo al negativo. Como resultado, la proteína motora dibuja los extremos negativos demicrotúbulos juntos, creando cúmulos en forma de estrella llamados asteres. La dineína impulsa estos pequeños cúmulos juntos, fusionándolos para crear redes cada vez más grandes. A medida que la proteína motora continúa atascando los microtúbulos, la red se contrae, hasta que no puede obtener nadamenor.
En base a este experimento, los investigadores desarrollaron un modelo que cuantifica y describe este comportamiento y da una idea no solo del ensamblaje del husillo sino también de la autoorganización en general. Este modelo podría proporcionar información sobre cómo diseñar materiales que puedan autoensamblarse ocontrato autónomo, como una esponja autoexprimible.
"Usando este modelo, podemos hacer preguntas desde el nivel microscópico hasta los fenómenos a gran escala", dijo Foster. "Hay muchas ramificaciones no solo en biología sino también en el mundo material".
Este documento fue escrito por Sebastian Fürthauer y Michael Shelley. La investigación fue apoyada por la National Science Foundation, los National Institutes of Health y el Human Frontier Science Program.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de Harvard . Original escrito por Leah Burrows. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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