Des de les cordes vocals, que produeixen la veu, fins als batecs del cor, les cèl·lules del nostre cos estan sotmeses a forces mecàniques que canvien constantment la resposta cel·lular, fet que permet regular processos essencials tant en individus sans com en condicions de malaltia com el càncer. No obstant això, i malgrat la importància del fenomen, continuem desconeixent en bona part com les cèl·lules perceben aquestes forces i com hi responen.

Ara, un equip internacional ha demostrat que el que determina la sensibilitat mecànica en les cèl·lules és el ritme d’aplicació de la força, és a dir, com de ràpid s’aplica aquesta força. La recerca ha estat coliderada pels professors de la Facultat de Medicina i Ciències de la Salut de la UB Pere Roca-Cusachs, membre de l’Institut de Bioenginyeria de Catalunya (IBEC) i de l’Institut de Nanociència i Nanotecnologia de la UB (IN2UB), i Isaac Almendros, investigador de l’IDIBAPS i del CIBER de Malalties Respiratòries (CIBERES). Els resultats, publicats a Nature Communications, demostren, per primer cop in vivo, les prediccions del model conegut com a embragatge molecular (molecular clutch).

Aquests resultats ajudaran a entendre millor, per exemple, com prolifera un tumor cancerós o a comprendre com responen el cor, les cordes vocals o el sistema respiratori a la constant variació de forces a què s’exposen contínuament.

Un constant «estira-i-arronsa» cel·lular

Gràcies a l’ús de tècniques capdavanteres com ara la microscòpia de força atòmica (AFM) o les pinces òptiques, els investigadors han observat que hi ha dues respostes a la força aplicada sobre una cèl·lula.

D’una banda, el dens entramat de fibres del citoesquelet es reforça quan se sotmet a una força a ritme moderat. En aquest context, la cèl·lula és capaç de sentir la força mecànica i de respondre-hi. A més, el reforç del citoesquelet duu a un enduriment de la cèl·lula i a la localització de la proteïna YAP en el nucli. Quan això succeeix, la proteïna YAP controla i activa gens relacionats amb el desenvolupament del càncer.

D’altra banda, si el ritme d’aplicació de la força continua augmentant per damunt d’un valor determinat, es produeix l’efecte contrari i la cèl·lula deixa de percebre les forces mecàniques. És a dir, en comptes que la rigidesa del citoesquelet i la cèl·lula continuï augmentant, hi ha una ruptura parcial del citoesquelet que duu a un reblaniment de la cèl·lula.

Més informació

Article de referència:

I. Andreu, B. Falcones, S. Hurst, N. Chahare, X. Quiroga, A. Le Roux, Z. Kechagia, A. E. M. Beedle, A. Elósegui-Artola, X. Trepat, R. Farré, T. Betz, I. Almendros y P. Roca-Cusachs. «The force loading rate drives cell mechanosensing through both reinforcement and cytoskeletal softening». Nature Communications, 2021. Doi: https://doi.org/10.1038/s41467-021-24383-