Científicos da Emory University de Estados Unidos desenvolveron un método de visualización dos movementos e as forzas mecánicas da superficie das células.
Segundo publica a devandita Universidade nun comunicado este sistema, que proporcionou xa a primeira visión detallada das devanditas forzas a nivel celular e a tempo real, podería axudar nun futuro á detección e o tratamento de enfermidades relacionadas coas células, como o cancro.
Un dos autores da investigación, o profesor de química biomolecular da Emory University, Khalid Salaita, explica no devandito comunicado que grazas ao seu método agora "se pode medir algo que nunca antes se medira: a forza que as moléculas aplican a outras moléculas, a través de toda a superficie das células vivas, mentres as células se moven e realizan os seus procesos correntes". Ademais, os investigadores lograron observar estas forzas nunha película con transcurso de tempo.
Segundo publica a devandita Universidade nun comunicado este sistema, que proporcionou xa a primeira visión detallada das devanditas forzas a nivel celular e a tempo real, podería axudar nun futuro á detección e o tratamento de enfermidades relacionadas coas células, como o cancro.
Un dos autores da investigación, o profesor de química biomolecular da Emory University, Khalid Salaita, explica no devandito comunicado que grazas ao seu método agora "se pode medir algo que nunca antes se medira: a forza que as moléculas aplican a outras moléculas, a través de toda a superficie das células vivas, mentres as células se moven e realizan os seus procesos correntes". Ademais, os investigadores lograron observar estas forzas nunha película con transcurso de tempo.
Todo foi posible grazas a unha técnica de sensor fluorescente, desenvolvida polo propio Salaita en colaboración cos estudantes Daniel Stabley, Carol Jurchenko e Stephen Marshall.
Salaita explica que "as células están constantemente tirando e empurrando do seu ámbito, e mesmo poden comunicarse unhas con outras a través da súa mecánica. Unha das formas en que as células usan estas forzas evidénciase a partir das características da arquitectura do seu tecido, pero se queremos comprender realmente como funcionan as células, debemos entender a mecánica celular a un nivel molecular".
Para iso, en primeiro lugar é necesario medir a tensión aplicada na superficie celular a receptores celulares específicos, engade o científico. Os receptores celulares son proteínas ou glicoproteínas presentes, entre outros cantos celulares, na membrana plasmática que engloba as células.
Salaita explica que "as células están constantemente tirando e empurrando do seu ámbito, e mesmo poden comunicarse unhas con outras a través da súa mecánica. Unha das formas en que as células usan estas forzas evidénciase a partir das características da arquitectura do seu tecido, pero se queremos comprender realmente como funcionan as células, debemos entender a mecánica celular a un nivel molecular".
Para iso, en primeiro lugar é necesario medir a tensión aplicada na superficie celular a receptores celulares específicos, engade o científico. Os receptores celulares son proteínas ou glicoproteínas presentes, entre outros cantos celulares, na membrana plasmática que engloba as células.
Estas proteínas fan posible a interacción de determinadas substancias cos mecanismos do metabolismo celular. Por exemplo, aos receptores únense substancias químicas chamadas moléculas señalizadoras, como as hormonas ou os neurotransmisores, para desencadear unha serie de reaccións no interior das células.
Primeira evidencia directa das forzas celulares
Salaita e o seu equipo aplicaron a súa técnica a un receptor específico: o receptor do factor de crecemento epidérmico ou EFGR. Este receptor está implicado na síntese de ADN e a proliferación celular, e constitúe unha das vías de sinalización celular máis estudadas.
Os investigadores cartografaron concretamente a tensión mecánica exercida polo EGFR durante os estadios iniciais da endocitose, un proceso que consiste na introdución por parte da célula de moléculas grandes ou partículas nunha vesícula, que remata por desprenderse da membrana para incorporarse ao citoplasma.
Os investigadores cartografaron concretamente a tensión mecánica exercida polo EGFR durante os estadios iniciais da endocitose, un proceso que consiste na introdución por parte da célula de moléculas grandes ou partículas nunha vesícula, que remata por desprenderse da membrana para incorporarse ao citoplasma.
O momento da endocitose rexistrado foi aquel no que o receptor celular capta ligandos ou sinais extracelulares que se unen aos receptores celulares, posibilitando a comunicación celular.
Os resultados obtidos deste rexistro demostraron que as células non absorben pasivamente estes ligandos, senón que tiran fisicamente deles cara ao seu interior. Este achado supón a primeira evidencia directa da aplicación de forza mecánica celular ao inicio da endocitose
O momento da endocitose rexistrado foi aquel no que o receptor celular capta ligandos ou sinais extracelulares que se unen aos receptores celulares, posibilitando a comunicación celular.
Os resultados obtidos deste rexistro demostraron que as células non absorben pasivamente estes ligandos, senón que tiran fisicamente deles cara ao seu interior. Este achado supón a primeira evidencia directa da aplicación de forza mecánica celular ao inicio da endocitose
Características da técnica
A cartografía das forzas mecánicas celulares resulta importante porque podería axudar a diagnosticar e a tratar enfermidades relacionadas cos mecanismos celulares.
Por exemplo, sábese que as células canceríxenas non se moven igual que as células normais, pero aínda non está claro se esta diferenza é causa ou efecto da enfermidade.
Salaita explica que se sabe "que se o EGFR está hiperactivo, se pode producir o cancro, e que unha das vías de activación do EGFR é a través da captación de ligandos". Polo tanto, se se puidese comprender ben como as forzas mecánicas dos EGFRs xogan un papel no desenvolvemento desta enfermidade, sería posible deseñar medicamentos destinados a modificar este proceso mecánico e, en consecuencia, a detela".
Por exemplo, sábese que as células canceríxenas non se moven igual que as células normais, pero aínda non está claro se esta diferenza é causa ou efecto da enfermidade.
Salaita explica que se sabe "que se o EGFR está hiperactivo, se pode producir o cancro, e que unha das vías de activación do EGFR é a través da captación de ligandos". Polo tanto, se se puidese comprender ben como as forzas mecánicas dos EGFRs xogan un papel no desenvolvemento desta enfermidade, sería posible deseñar medicamentos destinados a modificar este proceso mecánico e, en consecuencia, a detela".
Nos últimos anos, desenvolvéronse varios métodos para o estudo dos mecanismos das forzas celulares, pero estes presentaron importantes limitacións. No caso dun deles, o da enxeñaría xenética, é necesario agretar e modificar as proteínas celulares, o que leva consigo cambios no comportamento das células e, como consecuencia, resultados de investigación nesgados.
Pola contra, a técnica desenvolvida polos científicos da Universidade de Emory é non-invasora e non modifica as células. Ademais, para a súa aplicación só se necesita un microscopio de fluorescencia estándar, en cuxos dous extremos se sitúa un polímero flexible quimicamente modificado.
Un dos extremos do polímero leva un sensor de fluorescencia activo que se une a un receptor da superficie celular. O outro extremo está ancorado quimicamente á platina do microscopio.
Cando se produce unha forza mecánica na célula, o polímero expándese e o sinal fluorescente do seu sensor actívase, aumentando o seu brillo. A medición da cantidade de luz fluorescente emitida permite coñecer a cantidade de forza mecánica exercida a nivel celular.
Grandes posibilidades
Esta nova técnica fará posible a medición das forzas mecánicas de calquera proteína ou molécula individual na superficie celular, cunha resolución espacial e temporal maior da alcanzada ata agora, sinala Salaita.
Con ela, poderían desentrañarse por iso moitos dos misterios que formulan as células á bioloxía e á química: podería saberse como avanzan as células canceríxenas cando un tumor se expande, como están implicadas estas forzas na división celular e na resposta inmune ou poderían coñecerse os mecanismos que permiten a grupos de células cardíacas latexar ao unísono.
Pola contra, a técnica desenvolvida polos científicos da Universidade de Emory é non-invasora e non modifica as células. Ademais, para a súa aplicación só se necesita un microscopio de fluorescencia estándar, en cuxos dous extremos se sitúa un polímero flexible quimicamente modificado.
Un dos extremos do polímero leva un sensor de fluorescencia activo que se une a un receptor da superficie celular. O outro extremo está ancorado quimicamente á platina do microscopio.
Cando se produce unha forza mecánica na célula, o polímero expándese e o sinal fluorescente do seu sensor actívase, aumentando o seu brillo. A medición da cantidade de luz fluorescente emitida permite coñecer a cantidade de forza mecánica exercida a nivel celular.
Grandes posibilidades
Esta nova técnica fará posible a medición das forzas mecánicas de calquera proteína ou molécula individual na superficie celular, cunha resolución espacial e temporal maior da alcanzada ata agora, sinala Salaita.
Con ela, poderían desentrañarse por iso moitos dos misterios que formulan as células á bioloxía e á química: podería saberse como avanzan as células canceríxenas cando un tumor se expande, como están implicadas estas forzas na división celular e na resposta inmune ou poderían coñecerse os mecanismos que permiten a grupos de células cardíacas latexar ao unísono.
Segundo Salaita: "o noso método podería ser aplicado a case calquera receptor (celular), polo que abre unha vía para o estudo das interaccións mecánicas e químicas de miles de receptores asociados ás membranas celulares das superficies de practicamente calquera tipo de célula. Esperamos que a medición das forzas celulares chegue a formar parte do repertorio estándar de técnicas bioquímicas utilizado polos científicos para estudar os sistemas vivos".
No hay comentarios:
Publicar un comentario