En un estudio publicado en EMBO Journal, investigadores del Irig acaban de establecer una forma de combinar, en un compartimento del tamaño de una célula, la dinámica de dos de los componentes del esqueleto celular: los microtúbulos (MT) y los filamentos de actina. Estudiaron cómo estos dos polímeros pueden contribuir al posicionamiento de un centro organizador de microtúbulos artificiales (MTOC).
Las células sienten y se adaptan constantemente a su entorno (El entorno es todo lo que nos rodea. Son todos los elementos naturales y…). En respuesta a una señal externa (Términos generales Una señal es un mensaje simplificado y generalmente codificado. Existe…), tienen la capacidad de «polarizarse» reorganizando su esqueleto (El esqueleto es un armazón animal rígido que sirve como soporte interno (en Francia, este nombre designa a un médico, a un farmacéutico oa un cirujano dental, en el…), el citoesqueleto, y reposicionando sus orgánulos a lo largo de un eje definido por la posición de la señal. El diseño de una célula artificial capaz de polarizarse a partir de constituyentes elementales representa una estrategia interesante para mejorar nuestra comprensión de los principios de la autoorganización (La autoorganización es un fenómeno de colocación en orden creciente y de ir en dirección opuesta a… ) de los vivos y podría abrir el camino al desarrollo de materiales (Un material es un material de origen natural o artificial que el hombre fabrica para…) que tengan la capacidad de adaptarse a un estímulo.
Organización de microtúbulos en un compartimento de tamaño celular (diámetro 60 µm).
Crédito: Jérémie Gaillard, Alfredo Sciortino, Benoît Vianay, Cytomorpholab.
La adquisición (En general la adquisición es la acción que consiste en obtener información o en adquirir un…) de polaridad es una función primitiva (En matemáticas, una primitiva de una función f es una de las funciones cuya derivada…) permitiendo a los unicelulares moverse hacia una fuente de alimento o huir de un depredador (Un depredador es un organismo vivo que mata a una presa para alimentarse de ella o para…). En el seno de un tejido, permite a las células dirigir sus actividades de secreción, absorción (en óptica, absorción se refiere al proceso por el cual se toma la energía de un fotón…) o transmisión de señales, dependiendo de la posición y forma de las células vecinas. Aunque los actores moleculares varían de un organismo a otro, los mecanismos implicados en la polarización (polarización de ondas electromagnéticas; polarización por momentos…) parecen conservarse en los organismos vivos. Se basan en la reorganización del citoesqueleto.
En las células animales, el citoesqueleto de actina altamente dinámico es el primero en reaccionar ajustando localmente su organización en relación con la señal. La red de microtúbulos luego se adapta a las múltiples estructuras locales de la red de actina. La organización radial de los microtúbulos alrededor del centro organizador, el centrosoma, le permite integrar su información a la escala del conjunto (En teoría de conjuntos, un conjunto designa intuitivamente una colección…) de la célula y definir un único global responder.
El mecanismo de integración de la información aún se desconoce. Implica un reposicionamiento del centrosoma hacia la señal en respuesta a una reorganización de fuerzas en la red de microtúbulos. ¿Dónde y cómo se producen las fuerzas en los microtúbulos? ¿Cómo se integran a nivel del centrosoma? ¿Cómo influye la red de actina en estas fuerzas? son todas preguntas que deben abordarse para comprender los mecanismos involucrados en la polaridad celular.
Los investigadores del Irig utilizaron proteínas purificadas para reconstituir in vitro en micropocillos del tamaño de una célula (Imagen arriba), la interacción (una interacción es un intercambio de información, afecto o energía entre dos agentes dentro de…) de un aster de microtúbulos con redes de actina de arquitecturas diversas. En ausencia de filamentos de actina, el posicionamiento del áster es muy sensible a las variaciones en la longitud de los MT. Las redes de actina permiten limitar la sensibilidad del posicionamiento de los MTOC a la longitud de los MT y reforzar el centrado o el descentrado de los MTOC según la isotropía (La isotropía caracteriza la invariancia de las propiedades físicas de un medio en …) de su arquitectura (Architectures es una serie documental propuesta por Frédéric Campain y Richard Copans,…).
Estos resultados muestran que las redes de actina pueden imponer restricciones a los microtúbulos permitiendo el control del posicionamiento del MTOC de acuerdo con la longitud de los TM. Además, la red de actina refuerza el centrado o descentrado del MTOC en función de su arquitectura (Arquitectura se puede definir como el arte de construir edificios). Los resultados y las técnicas implementadas representan un paso importante hacia la reconstitución en una célula artificial de una de las funciones primitivas de los organismos vivos: la adquisición de polaridad.
Referencias:
Yamamoto S, Gaillard J, Vianay B, Guerin C, Orhant-Prioux M, Blanchoin L y Théry M
La arquitectura de red de actina puede garantizar un centrado robusto o sensible.
Revista EMBO, 2022.
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