Los científicos de la Universidad de Groninga y el Centro Médico de la Universidad de Groninga utilizaron motores moleculares para manipular la matriz de proteínas en la que crecen las células madre mesenquimales derivadas de la médula ósea. Los motores rotativos alteraron la estructura de la proteína, lo que resultó en un sesgo de las células madrepara diferenciarse en células óseas osteoblastos. Sin rotación, las células madre tendían a permanecer multipotentes. Estos resultados, que podrían usarse en ingeniería de tejidos, se publicaron en Avances científicos el 29 de enero
"Las células son sensibles a la estructura de la superficie a la que se unen", explica Patrick van Rijn, profesor asociado de Materiobiología y Nanobiomateriales. "Y el movimiento es un motor importante en biología, especialmente el movimiento continuo". Por eso Van Rijny Feringa y sus colegas decidieron usar motores moleculares para manipular la matriz de proteínas en la que crecen las células madre. Las moléculas motoras impulsadas por la luz fueron diseñadas por el Premio Nobel de Química 2016 Ben Feringa.
cambios estructurales
Los científicos vincularon los motores moleculares a una superficie de vidrio. Posteriormente, la superficie se cubrió con proteína y se expuso a la radiación UV para alimentar los motores o no se expuso a ella. Después de aproximadamente una hora, se detuvo el movimiento del motor y las célulasse sembraron en la capa de proteína y se dejaron unir. Finalmente, se agregaron factores de diferenciación. Estos experimentos mostraron que las células cultivadas en proteínas sometidas al movimiento giratorio de los motores moleculares tendían a especializarse en células óseas con mayor frecuencia, mientras que las células sembradas enLas proteínas que no fueron alteradas estaban más inclinadas a mantener sus propiedades de células madre.
Las observaciones de la capa de proteína utilizando microscopía de fuerza atómica y simulaciones de la interacción entre las moléculas motoras y las proteínas, realizadas por el grupo de investigación del profesor Marrink, mostraron que el movimiento indujo cambios estructurales sutiles en la matriz de la proteína. 'El movimiento de las moléculas motoras.interfiere con las hélices alfa en las proteínas, lo que causa cambios estructurales '', explica Van Rijn. Lo compara con la diferencia de textura entre una clara de huevo sin batir y una batida.
Destino celular
El cambio en la estructura de la superficie de la proteína adherida afecta la forma en que las células se adhieren, por ejemplo, cuánto se estiran. Esto desencadena una cascada de señalización que finalmente conduce a un comportamiento alterado, como la diferenciación en las células óseas. Por lo tanto, molecularel movimiento conduce a cambios nanoscópicos en la estructura de la superficie, lo que a su vez conduce a diferencias en la unión celular, la morfología celular y, finalmente, la diferenciación celular. "Es como un efecto dominó, donde los cálculos más pequeños derriban consecutivamente los ligeramente más grandes para que se pueda lograr un gran efectocon un pequeño gatillo '
"Cambiar las propiedades de una superficie para afectar el destino de la célula se ha usado antes", dice Van Rijn. Sin embargo, esto se hizo principalmente con interruptores, por lo que solo hubo un cambio de un estado a otro. "En nuestro estudio, nosotrostenía un movimiento continuo, que está mucho más en línea con el movimiento continuo que se encuentra en los sistemas de transporte y comunicación biológicos. El hecho de que los motores sean impulsados por la luz es importante ", agrega Van Rijn." La luz puede controlarse cuidadosamente en el espacio y el tiempo.Esto nos permitiría crear geometrías complejas en la matriz de crecimiento, que luego darían como resultado diferentes propiedades para las células. "Por lo tanto, los motores moleculares controlados por luz podrían ser una herramienta útil en la ingeniería de tejidos.
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Materiales proporcionado por Universidad de Groningen . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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