Las miosinas son proteínas motoras que convierten la energía química en trabajo mecánico, generando fuerza y movimiento. La miosina II genera fuerzas que son esenciales para impulsar los movimientos celulares y los cambios en la forma celular que generan la estructura del tejido. Mientras que los investigadores saben que las mutaciones en los genes que codifican el músculo noLa miosina II conduce a enfermedades, incluidos defectos congénitos graves, así como disfunción de las plaquetas de la sangre, nefritis y sordera en adultos, no comprenden completamente los mecanismos que traducen la actividad alterada de la miosina en cambios específicos en la organización y fisiología del tejido.
Un equipo de investigadores dirigido por Karen Kasza, profesora asistente de ingeniería mecánica de Clare Boothe Luce, utilizó el embrión de Drosophila para modelar mutaciones de enfermedades humanas que afectan la actividad motora de la miosina. A través de imágenes in vivo y análisis biofísico, demostraron que la ingeniería MYH9- humanaLas mutaciones de enfermedades relacionadas en la miosina II de Drosophila producen motores con una organización y dinámica alteradas que no logran mover los movimientos celulares rápidos, lo que produce defectos en la morfogénesis epitelial. El estudio, el primero en demostrar que estas mutaciones producen movimientos celulares más lentos in vivo, fuepublicado el 15 de octubre de 2019 por PNAS .
"Actualmente no es posible ver lo que sucede a nivel celular cuando estos genes están mutados en humanos, y todavía es muy difícil hacerlo en organismos modelo de mamíferos como los ratones", dice Kasza, autor principal del estudio que comenzó la investigacióncomo becaria postdoctoral en el Sloan Kettering Institute y lo continuó cuando se unió a Columbia Engineering en 2016.
Debido a que hay tantas similitudes entre la proteína miosina II en humanos y en moscas de la fruta, el enfoque de Kasza fue comenzar abordando cómo "observar" los efectos de las mutaciones de miosina II en las moscas de la fruta. Su grupo diseñó las mutaciones de la enfermedad humana enmosca de la fruta miosina y luego observó cómo esto afectó el comportamiento de las proteínas, células y tejidos en el organismo.
Utilizaron imágenes de fluorescencia confocal de alta resolución para tomar películas del proceso, junto con enfoques biofísicos como la ablación con láser o la nano-disección con láser, para medir las fuerzas generadas por las proteínas motoras miosina II mutadas in vivo.
Kasza descubrió que, si bien las proteínas motoras miosina II mutadas en realidad iban a los lugares adecuados dentro de las células y podían generar fuerza, la organización a escala fina de las proteínas miosina y la velocidad de su movimiento dentro de las células eran diferentes a lasproteína de miosina de tipo salvaje normal. El equipo observó movimientos más lentos de las células dentro de los tejidos que provocaron anormalidades en la forma del embrión durante el desarrollo.
"Al 'observar' cómo las células se mueven y generan fuerzas dentro de los tejidos vivos, hemos descubierto nuevas pistas sobre por qué las mutaciones en el gen MYH9 causan un amplio espectro de trastornos en los humanos", observa Kasza. "Nuestro trabajo arroja nueva luzsobre cómo las proteínas motoras generan fuerzas dentro de los tejidos vivos y cómo los factores genéticos alteran estas fuerzas para provocar enfermedades. Esta comprensión mecanicista nos ayudará a comprender mejor estas enfermedades y podría conducir a nuevas estrategias diagnósticas o terapéuticas en el futuro ".
Los investigadores ahora están trabajando en nuevos enfoques para manipular con mucha precisión las fuerzas generadas por los motores de miosina dentro de las células y tejidos vivos. Estas nuevas herramientas ayudarán al equipo a descubrir cómo las fuerzas mecánicas influyen en los procesos bioquímicos que controlan los movimientos celulares y el destino celular.los estudios serán esenciales para comprender mejor cómo la desregulación de las fuerzas mecánicas contribuye a la enfermedad.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de la Universidad de Columbia . Original escrito por Holly Evarts. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cite esta página :