Experimentos de laboratorio de alta resolución muestran cómo las células ‘comen’, resolviendo un problema de 40 años en biología celular

Un nuevo estudio muestra cómo las membranas celulares se doblan para crear “bocas” que permiten que las células consuman las cosas que las rodean.

“Al igual que nuestros hábitos alimenticios, que forman la base de cualquier cosa en nuestro cuerpo, la forma en que ‘comemos’ las células es importante para la salud celular”, dijo Kummert Corral, profesor asistente de física en la Universidad Estatal de Ohio y autor principal del estudio. “Y los científicos, hasta ahora, no han entendido los mecanismos de cómo sucede esto”.

El estudio fue publicado recientemente en la revista célula de desarrollo, encontró que la maquinaria intercelular de la célula se ensambla en una estructura similar a una canasta muy curvada que eventualmente se convierte en una jaula cerrada. Los científicos creían anteriormente que la estructura comenzó como una celosía plana.

Coral dijo que la curvatura de la membrana es importante: controla la formación de bolsas que transportan materiales dentro y fuera de la célula.

Los senos paranasales capturan material alrededor de la célula y se forman alrededor del material extracelular, antes de convertirse en vesículas, pequeños sacos de una millonésima parte del tamaño de un glóbulo rojo. Las vesículas transportan cosas importantes para la salud celular, como proteínas, al interior de la célula. Pero también puede ser secuestrado por patógenos que pueden infectar células.

Pero la cuestión de cómo se forman estos bolsillos a partir de membranas que antes se pensaba que eran planas ha frustrado a los investigadores durante casi 40 años.

“Ha sido una controversia en los estudios celulares”, dijo Coral. “Y pudimos utilizar imágenes de fluorescencia de ultra alta resolución para observar cómo se forman estos bolsillos dentro de las células vivas, y así podemos responder a esta pregunta de cómo se forman.

“En pocas palabras, a diferencia de estudios anteriores, hicimos películas de células de alta resolución en lugar de tomar instantáneas”, dijo Coral. “Nuestros experimentos revelaron que los andamios de proteínas comienzan a deformar la membrana base una vez que son reclutados en los sitios de formación de vesículas”.

Esto contradice las hipótesis anteriores de que los andamios de proteínas de la célula deben someterse a un proceso de reorganización que requiere mucha energía para que la membrana se doble, dijo Coral.

La forma en que las células consumen y expulsan las vesículas juega un papel importante en los organismos vivos. La operación ayuda a eliminar el colesterol malo de la sangre; También transmite señales nerviosas. Se sabe que este proceso se degrada en muchas enfermedades, incluido el cáncer y Enfermedad de Alzheimer enfermedad.

“Comprender el origen y la dinámica de las vesículas asociadas a la membrana es importante: pueden usarse para administrar medicamentos con fines médicos, pero al mismo tiempo, son secuestrados por patógenos como los virus para ingresar e infectar las células”, dijo Coral. “Nuestros resultados son importantes, no solo para nuestra comprensión de los aspectos básicos de la vida, sino también para el desarrollo de mejores estrategias de tratamiento”.

Referencia: “repetidamente Las capas inferiores muestran una curvatura en las primeras etapas de su formación ”por Nathan M. Willy, Joshua P. Ferguson, Ata Akatay, Scott Hopper, Umedahan Djakparova, Saleh Silahi, Jamal Kicks, Farah Hassan, Henry C. Chang, Alex Travisit, Seo Li y Roya Zandi, Dong Li, Eric Betzig, Emanuele Cocucci y Comert Kural, 12 de noviembre de 2021, célula de desarrollo.
DOI: 10.1016 / j.devcel.2021.10.019

Emmanuel Cocoche, profesor asistente de la Facultad de Farmacia del Estado de Ohio, fue coautor del estudio, junto con investigadores de UC Berkeley, UC Riverside, Iowa State University, Purdue University y la Academia China de Ciencias.