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La dinámica y los procesos de la diferenciación celular

Durante el desarrollo se activan o silencian diversas rutas de señalización que regulan la diferenciación celular en el espacio y el tiempo. El equipo de un proyecto financiado con fondos comunitarios investigó la relación entre la señalización y la morfología de la célula en la determinación del destino celular.
La dinámica y los procesos de la diferenciación celular
Los investigadores del proyecto MORPHO-SIGNALING (Quantitative analysis of the interplay between cellular signaling and cell morphology during development) se centraron en la ruta de señalización Notch. Esta ruta es clave en el sistema de señalización de animales pluricelulares, ya que desempeña un papel crucial en la determinación de diferentes destinos celulares entre grupos de células inicialmente idénticas. Esta ruta posteriormente marca las regiones circundantes en los tejidos en desarrollo.

Los investigadores desarrollaron diversas técnicas de fluorescencia destinadas al estudio de las propiedades biofísicas de los receptores Notch y sus ligandos así como su interacción con las células circundantes. Estos observaron interacciones célula-célula empleando una nueva técnica de micropatroneado y la microscopía de lapso de tiempo.

Los resultados pusieron de manifiesto que la magnitud de la transmisión de señales es proporcional al área de contacto entre células. Además, modelos matemáticos señalaron que esta relación puede afectar en gran medida a la selección de células diferenciadas en la inhibición lateral. Esta es una característica distintiva de la ruta de señalización Notch mediante la que se impide que las células circundantes se conviertan en tipos celulares específicos.

Los investigadores emplearon ensayos de imagen in vivo para medir la difusión de la proteína de tipo Delta 1 en células de mamíferos. Esta proteína es un homólogo del ligando Delta de la ruta de señalización Notch y media en la determinación del destino celular. Además, se empleó un modelo de reacción-difusión para determinar cómo las dinámicas de la membrana y la morfología celular afectan a la señalización célula-célula. En este sentido, se descubrió que las diferencias en las tasas de difusión afectaban de forma radical a la señalización entre células, en concreto cuando el área de contacto entre células es pequeña.

En conjunto, las herramientas experimentales diseñadas por el equipo de MORPHO-SIGNALING han proporcionado información valiosa sobre la influencia recíproca de la señalización y la morfología celular durante el desarrollo. Además, se generarán datos novedosos sobre la ruta Notch, como la cinética receptor-ligando y la actividad espaciotemporal durante el desarrollo.

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Palabras clave

Diferenciación celular, señalización, morfología, Notch, modelos
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