La xarxa de lʼaudició sʼorganitza en un patró de dues dimensions
L'estudi revela que la interacció entre dos gens determina el destí de les cèl·lules ciliades i la seva organització espacial precisa.
Recerca
(16/05/2014)
Les cèl·lules ciliades de l'orella interna són elements indispensables per a l'audició. La majoria dels defectes en lʼaudició humana —a causa del so estrident, alguns tòxics o per defectes hereditaris— són deguts a la pèrdua de les cèl·lules ciliades. Aquestes cèl·lules transformen les ones sonores en senyals elèctrics que puguin ser processats pel cervell. Sorprenentment, les cèl·lules ciliades s'organitzen en un patró de dues dimensions en forma de reixeta o quadrícula en la qual s'alternen amb altres tipus de cèl·lules anomenades cèl·lules de suport, un fet essencial per a l'audició normal.
L'estudi revela que la interacció entre dos gens determina el destí de les cèl·lules ciliades i la seva organització espacial precisa.
Recerca
16/05/2014
Les cèl·lules ciliades de l'orella interna són elements indispensables per a l'audició. La majoria dels defectes en lʼaudició humana —a causa del so estrident, alguns tòxics o per defectes hereditaris— són deguts a la pèrdua de les cèl·lules ciliades. Aquestes cèl·lules transformen les ones sonores en senyals elèctrics que puguin ser processats pel cervell. Sorprenentment, les cèl·lules ciliades s'organitzen en un patró de dues dimensions en forma de reixeta o quadrícula en la qual s'alternen amb altres tipus de cèl·lules anomenades cèl·lules de suport, un fet essencial per a l'audició normal.
La interacció entre dos gens —Atoh1 i Notch— determina el destí de les cèl·lules ciliades i la seva organització espacial precisa, segons un article publicat a la revista Development que han dirigit la professora Marta Ibañes Miguez, del Departament dʼEstructura i Constituents de la Matèria de la Facultat de Física de la UB, i Fernando Giráldez, cap del Grup de Recerca de Biologia del Desenvolupament del Departament de Ciències Experimentals i de la Salut de la UPF.
La manera com les cèl·lules ciliades adquireixen el seu destí i com es forma el patró de cèl·lules a lʼorella interna són qüestions decisives en els estudis de desenvolupament cel·lular i en el disseny de noves teràpies regeneratives del sentit de lʼoïda. Mitjançant mètodes experimentals i computacionals, els experts han posat de manifest com la interacció entre els gens Atoh1 i Notch determina el destí de les cèl·lules ciliades i la seva organització espacial.
El treball demostra que l'organització de les cèl·lules ciliades generada pel gen Atoh1 és extraordinàriament robusta. Tal com explica la professora Marta Ibañes Miguez, «amb lʼajut del modelatge computacional, proposem que aquesta ordenació robusta depèn de la capacitat dʼAtoh1 per promoure la seva pròpia expressió, és a dir, la seva pròpia autoactivació, així com també de la interacció entre els gens Atoh1 i Notch».
Desenvolupament de les cèl·lules ciliades mediat per Atoh1
Atoh1 es comporta com el responsable del desenvolupament de cèl·lules ciliades. Ara bé, no totes les cèl·lules que expressen Atoh1 es diferencien en cèl·lules ciliades. Els autors expliquen que quan una cèl·lula decideix convertir-se en una cèl·lula ciliada, al mateix temps evita que les del seu entorn sʼhi transformin mitjançant un fenomen anomenat inhibició lateral. Aquest fet genera «un patró cartesià de dues dimensions en forma de quadrícula en què les cèl·lules ciliades sʼalternen amb les anomenades cèl·lules de suport. Aquesta ordenació espacial és crucial per a lʼaudició normal», detalla Fernando Giráldez, codirector del treball.
Lʼacció simultània de diferents proteïnes produeix la inhibició lateral
Treballs anteriors havien evidenciat que aquesta inhibició lateral està promoguda per la proteïna Notch, la qual sʼuneix a la membrana cel·lular de les cèl·lules veïnes i produeix una senyalització. Ara, aquesta recerca mostra que la interacció entre dos lligands de Notch, concretament Delta1 i Jag1, es tradueix en un reforç complementari de lʼestructura espacial en quadrícula.
Segons el treball, lʼacció simultània de dos lligands en presència dʼAtoh1 impulsa la competència per la unió a la proteïna Notch i resulta en un efecte cooperatiu que condueix a la inhibició lateral observada.
La proteïna Notch i la regeneració de teixits
«Aquesta cooperació depèn de les diferències quantitatives en la força de la senyalització que resulta de la interacció de Notch amb qualsevol dels seus lligands, Delta1 o Jag», afegeix Giráldez. Aquesta és una qüestió rellevant atès que posa de manifest que diferències quantitatives en lʼactivació dʼuna via de senyalització poden tenir repercussions de caràcter qualitatiu. El treball mostra igualment que lʼorganització de les cèl·lules ciliades generada per Atoh1 és extraordinàriament robusta i que això depèn de lʼautoactivació dʼAtoh1.
A diferència d'altres vertebrats, en els mamífers les cèl·lules ciliades no es regeneren després d'un dany. No obstant això, alguns resultats recents han mostrat que el bloqueig de l'activitat de la proteïna Notch afavoreix la regeneració de les cèl·lules ciliades en els mamífers, la qual cosa porta a considerar que el desxiframent dels mecanismes subjacents al desenvolupament de lʼoïda en l'embrió podria proporcionar pistes per dissenyar estratègies per a la regeneració de teixits.