Un grup internacional de recerca, liderat per la Universitat Pompeu Fabra, ha descobert la nanomàquina que controla l'exocitosi constitutiva: l’entrega ininterrompuda de paquets moleculars esfèrics a la superfície cel·lular. Aquesta és una activitat essencial present en pràcticament tots els organismes per preservar la salut de les cèl·lules i altres funcions vitals com el seu creixement, la divisió i la comunicació amb l’entorn. Segons Oriol Gallego, que ha liderat la investigació, “tot i ser una de les nanomàquines més grans de la cèl·lula, la seva curta vida útil i el seu dinamisme la feien molt difícil de capturar”. Per descobrir aquest nanomissatger flexible i efímer han combinat el poder de múltiples microscopis i la intel·ligència artificial. Així han obtingut una informació sense precedents d'un procés clau que es produeix milers de milions de vegades al dia en el nostre cos. A més, la comprensió de l'exocitosi pot tenir implicacions profundes en el tractament d'algunes infeccions i malalties rares. 

Cada dia, cada cèl·lula del nostre cos transporta entre 10.000 i 100.000 paquets esfèrics a la superfície cel·lular per dur a terme processos que requereixen l'alliberament o l'exposició de molècules a l'exterior de la cèl·lula. En són exemples la secreció d'enzims i d’hormones com la insulina, la reparació de danys a la superfície cel·lular o simplement la necessitat de la cèl·lula de créixer, moure's i canviar de forma. Per tant, el lliurament d'aquests paquets a la superfície és essencial, ja que està vinculat a molts processos vitals que la cèl·lula desenvolupa diàriament.

"La funció d'aquest nanomissatger és tan important que és molt estrany trobar-lo mutat en pacients, ja que la seva alteració comprometria la viabilitat de l'embrió abans de néixer", diu Oriol Gallego, cap del Grup de Biofísica en Biologia Cel·lular del Departament de Medicina i Ciències de la Vida (MELIS) de la UPF.

Tot i ser vital per a la cèl·lula, aquest procés no s'havia pogut estudiar en detall fins avui, quan el laboratori de la UPF, en col·laboració amb Carlo Manzo (Universitat de Vic – Universitat Central de Catalunya), Daniel Castaño (Instituto Biofisika) i Jonas Ries (Max Perutz Labs), descriu detalladament a la revista Cell el descobriment del nanomissatger.  Combinant alguns dels microscopis òptics i electrònics més avançats amb l'anàlisi d'imatges mitjançant la intel·ligència artificial, han resolt l'organització d'aquesta nanomàquina i han filmat els ràpids canvis que experimenta la seva estructura durant el lliurament de paquets esfèrics.  

Filmant el nanocorreu en acció 

Al nucli d'aquesta nanomàquina, el moviment coordinat de set conjunts de proteïnes construeix un anell flexible que subjecta els paquets esfèrics fins a arribar al seu destí: la superfície cel·lular. “Aquest nanomissatger l’hem anomenat ExHOS, que és l'acrònim de l'estructura d'ordre superior de l'exocist (per la seva versió a l’anglès)”, explica Marta Puig-Tintó, una de les autores principals de l'estudi. “L'ExHOS compta amb tres punts de control i un mecanisme de desembalatge que garanteix que el lliurament de mercaderies en la cèl·lula continuï a la velocitat adequada”.

 “És com si cada vegada que la cèl·lula hagués de lliurar un paquet pesat, un equip de set missatgers forts treballés conjuntament per fer-ho”, explica Sasha Meek, també una de les autores principals. “Com que el paquet és tan pesat, no el poden deixar d’un sol cop i han de baixar-lo en tres passos. I quan han acabat, necessiten algú que confirmi el lliurament perquè l'equip de missatgers, cada un pel seu costat, pugui marxar a fer altres entregues”, afegeix la jove investigadora.

L’ExHOS en context 

Aprofundir en la comprensió de l'exocitosi va molt més enllà de la mera voluntat de saber, i algun dia podria tenir un gran impacte en diversos camps de la ciència aplicada. Per exemple, les plantes necessiten l'ExHOS per defensar-se d’invasions microbianes. És per això que molts fitopatògens han desenvolupat mecanismes per minvar la immunitat de les plantes atacant l'ExHOS. Un bon exemple és el del Magnaporthe oryzae, també conegut com a fong de la infecció de l’arròs, que causa la pèrdua d'un terç de la producció mundial d'aquest cereal.

En humans, diversos virus com el SARS-CoV-2, el VIH o bacteris patògens com la Salmonella es comporten de manera similar i segresten el mecanisme d’exocitosi per infectar les cèl·lules humanes. Alteracions lleus dels components de l'ExHOS també estan relacionades amb malalties humanes. Tot i que són infreqüents, les mutacions en components d’aquest nanomissatger causen malalties rares relacionades amb trastorns del neurodesenvolupament. L’alteració de l’ExHOS també s’ha relacionat amb la progressió de càncers metastàtics.

Una revolució en l’observació de cèl·lules 

“Tot i que sigui de mida petita, l'interior de la cèl·lula és un espai immens ple de nanomàquines enigmàtiques que mai abans s'havien pogut observar a causa de les limitacions de les eines de microscòpia actuals”, comenta Marta Puig-Tintó. “Però”, continua, “crec que el futur rau en la integració de diverses tecnologies d'imatge amb el poder de noves eines computacionals com la IA per ‘fer visible l'invisible’”.

“Amb aquestes noves metodologies, hem pogut veure un procés cel·lular fonamental i vital”, comenta Gallego. “És el mateix que explicar com s'intercanvia l'oxigen durant la respiració o com es manté la periodicitat del batec del cor. Pot ser que no tingui una aplicació immediata, però el descobriment d'aquesta nanomàquina facilitarà la recerca futura cap a les solucions a problemes biomèdics i biotecnològics greus que ara com ara no tenen solució”, conclou el científic. 

Sobre l'estudi 

Puig-Tintó, M; Ortiz, S; Meek, S; et al., Continuum architecture dynamics of vesicle tethering in exocytosis. Cell. Jan. 2026. DOI: 10.1016/j.cell.2025.11.038