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Al sentir un pellizco, los núcleos instigan a las células a escapar de los espacios abarrotados

Al sentir un pellizco, los núcleos instigan a las células a escapar de los espacios abarrotados

La amenaza de una deformación grave desencadena un reflejo de escape rápido que permite que las células se alejen y salgan de espacios reducidos o tejidos abarrotados. El estudio, liderado por el Centro de Regulación Genómica, ha contado con la participación del grupo de Fisiología Molecular de la UPF. 

16.10.2020

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En un nuevo estudio publicado hoy en la revista Science, un equipo científico del Centro de Regulación Genómica (CRG) y el Instituto de Ciencias Fotónicas (ICFO) revelan que apretar una célula hasta el punto en que su núcleo comienza a estirarse desencadena la activación de proteínas motoras que a su vez transforman el citoesqueleto de la célula para que pueda huir de un entorno abarrotado. El trabajo ha contado con la participación del equipo de Miguel Angel Valverde en la UPF y de la Universidad de Ciencias Aplicadas de Alta Austria (FH OÖ).

Cada célula tiene un núcleo y cada núcleo tiene una membrana que separa los cromosomas del resto de la célula. En estado de reposo, la membrana nuclear está flácida, semblante a una bolsa de compras suelta. Ahora un equipo científico ha descubierto que apretando la membrana nuclear alisa las arrugas de su superficie, desencadenando una serie de eventos que transforman el citoesqueleto y, finalmente, ayudan a la célula a escapar de su entorno abarrotado.

“Nuestro trabajo representa un cambio de paradigma en el que el núcleo en sí no es simplemente un contenedor estático de material genético, sino más bien un sensor dinámico que las células pueden usar para dar sentido al entorno que las rodea”, dice Valeria Venturini, estudiante de doctorado con afiliación dual en el ICFO y el CRG. “La intensidad del estiramiento nuclear predije la intensidad de la respuesta, arrojando nueva luz sobre esta reacción de 'lucha o huida' a nivel de una sola célula. Que las células tengan la capacidad para detectar deformaciones y reaccionar en consecuencia puede tener implicaciones importantes para comprender procesos como el cáncer y la homeostasis de tejidos".

Han descubierto que apretando la membrana nuclear se alisan las arrugas de su superficie, desencadenando una serie de eventos que transforman el citoesqueleto y, finalmente, ayudan a la célula a escapar de su entorno abarrotado. 

Es la primera vez que científicos han podido explicar cómo las células individuales miden y responden a la deformación aguda de la forma, una amenaza real para su supervivencia. El reflejo se activa en menos de un minuto y se invierte cuando las células han escapado de su entorno lleno.

"Todos estamos familiarizados con los sentidos tradicionales de la vista, el oído, el olfato, el gusto y el tacto, pero también dependemos de un 'sexto sentido' menos conocido, la propiocepción, que es nuestra capacidad para percibir cambios en la postura y el movimiento de nuestro cuerpo", dice Verena Ruprecht, investigadora principal del CRG y última autora del estudio. “Es relevante que este sentido también exista a nivel de una sola célula. Aquí mostramos por primera vez que el núcleo ayuda a las células a medir los cambios en su forma y ajustar su comportamiento a los desafíos mecánicos en nichos de tejido variables”.

Que las células tengan la capacidad de detectar deformaciones y reaccionar en consecuencia puede tener implicaciones importantes para comprender pocesos como el cáncer y la homeostasis de tejidos. 

Los investigadores utilizaron células primarias del embrión de pez cebra para estudiar este reflejo celular. Un estudio complementario publicado hoy en la misma edición de Science por investigadores del Institut Curie Paris (Francia), ETH Zurich (Suiza), King's College London (Reino Unido) y Children's Cancer Research Institute Vienna (Austria) identificó el mismo reflejo en el sistema inmunológico y las células cancerosas, lo que sugiere que se conserva en todas las especies y en la edad adulta.

El cuerpo humano está compuesto por billones de células que igualmente requieren múltiples sensaciones para cumplir su función en tejidos específicos. Desde la perspectiva de una sola célula, su entorno es un lugar abarrotado con muchos tipos de limitaciones físicas y fuerzas mecánicas.

Estas condiciones inducen cambios en la forma celular que pueden amenazar la integridad de un tejido. Las células necesitan poder responder a estos desafíos físicos durante el desarrollo embrionario y en la edad adulta, pero cómo miden su propia forma y adaptan su comportamiento a su entorno ha sido una pregunta abierta.

Artículo de referencia:

Venturini V et al. The nucleus measures shape changes for cellular proprioception to control dynamic cell behavior. Science, October 2020. DOI: 10.1126/science.aba2644.

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