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Las células tantean su entorno para explorarlo

Para llevar a cabo el estudio, los investigadores han desarrollado unos sustratos de geles blandos en los que se incorpora un patrón de nanoesferas de oro recubiertas de una proteína y de las que pueden controlar la separación.

Para llevar a cabo el estudio, los investigadores han desarrollado unos sustratos de geles blandos en los que se incorpora un patrón de nanoesferas de oro recubiertas de una proteína y de las que pueden controlar la separación.

12/12/2017

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El proceso mediante el que las células son capaces de percibir su entorno está regulado por la detección de fuerzas: esta es la principal conclusión de un estudio publicado en la revista Nature y liderado por el equipo de Pere Roca Cusachs, profesor del Departamento de Biomedicina de la UB e investigador en el Instituto de Bioingeniería de Cataluña (IBEC), y que ha sido impulsado por la Fundación Bancaria la Caixa.

«En la investigación hemos determinado cómo las células detectan la posición de las moléculas (o ligandos) de su entorno, con precisión nanométrica», explica Roca Cusachs. «Al adherirse a sus ligandos, las células aplican una fuerza que pueden detectar. Como esta fuerza depende de la distribución espacial de los ligandos, esto permite a las células tantear su entorno. De alguna manera, sería lo equivalente a reconocer la cara de alguien a oscuras recorriéndola con una mano, más que viendo a la persona». La interacción entre las células y sus ligandos (o microentorno celular) es esencial para mantener la función de cualquier tejido, y de hecho, la detección de cambios en el entorno celular es fundamental en todo escenario en que se produzca una remodelación de tejido, como puede ser el desarrollo embrionario, la proliferación tumoral o el proceso por el que se cierra una herida.

En el trabajo también se ha visto cómo, «en función de esa distribución de fuerzas de la célula, se incide en la activación de la transcripción genética, fenómeno que determina qué genes se expresan», apunta Roger Oria, primer autor del estudio y estudiante de doctorado de la UB en el Grupo de Mecanobiología Celular y Molecular, que dirige Roca Cusachs en el IBEC.

Con este conocimiento más integrado de cómo la célula detecta su entorno, los investigadores han comprobado que, modificando las condiciones de dicho entorno (rigidez y distribución de los ligandos que forman la matriz extracelular), se puede controlar la respuesta de adherencia de la célula e, incluso, definir un rango en el que la célula se adhiere y fuera del cual no lo hace. Este resultado, apunta Roca Cusachs, puede ser especialmente relevante en procesos tumorales, ya que está bastante aceptado que una mayor rigidez está relacionada con una mayor activación de los oncogenes.

Hasta ahora se sabía que las células eran capaces de percibir información espacial y física en la nanoescala. De hecho, se pensaba que eran capaces de «medir distancias», y por ello había surgido la hipótesis sobre la existencia de algún tipo de molécula patrón que las ayudara en ese proceso. Este trabajo contradice dicha hipótesis, afirma Roca Cusachs, al demostrar que las células tantean —más que ven— su entorno.

Para llevar a cabo el estudio, los investigadores han desarrollado unos sustratos de geles blandos a los que se ha incorporado un patrón de nanoesferas de oro recubiertas de una proteína y cuya separación pueden controlar. La célula reconoce estas nanoesferas como un ligando, y por lo tanto se puede medir de qué forma modula la distribución de fuerzas y el número de ligandos a los que se adhiere en función de la densidad.

En este trabajo han colaborado, entre otras instituciones, el Instituto de Investigación en Ingeniería de Aragón (Universidad de Zaragoza), el Instituto Max Planck y la Universidad de Heidelberg (Alemania).

Este trabajo ha sido financiado por la Comisión Europea, el Ministerio de Economía y Competitividad, la Generalitat de Cataluña, el Consejo Europeo de Investigación, la Fundación Bancaria la Caixa, la Fundación La Marató de TV3 y la Fundación Alemana de Ciencias.


Referencia del artículo:

Roger Oria, Tina Wiegand, Jorge Escribano, Alberto Elosegui-Artola, Juan Jose Uriarte, Cristian Moreno-Pulido, Ilia Platzman, Pietro Delcanale, Lorenzo Albertazzi, Daniel Navajas, Xavier Trepat, José Manuel García-Aznar, Elisabetta Ada Cavalcanti-Adam y Pere Roca-Cusachs. «Force loading explains spatial sensing of ligands by cells». Nature, diciembre de 2017. Doi:10.1038/nature24662
 

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