Agregación y movilidad en la membrana celular
La formación de plataformas o grupos de moléculas de señalización transitoria y estable probablemente desempeñe algún papel en el establecimiento de la polaridad celular, la organización espacial asimétrica de varias entidades celulares. La polaridad es esencial para el funcionamiento de la gran mayoría de tipos celulares, si no la totalidad, y, por tanto, las plataformas de señalización afectan directa o indirectamente a numerosas funciones celulares. A pesar del importante papel de estos ensamblajes en la membrana plasmática de las células, aún no se conocen en detalle los mecanismos básicos de su formación y de su dinámica. Los investigadores del proyecto financiado por la Unión Europea MODELLING DIFFUSION desarrollaron modelos matemáticos de la difusión de los agregados, o interacciones, proteína-lípido en membranas heterogéneas. En primer lugar, los socios desarrollaron un modelo matemático para simular las primeras etapas del desarrollo de la polaridad neuronal. La neurona tipo consta de un axón que transmite las señales y que está situado en uno de los extremos del cuerpo celular y de un árbol dendrítico que recibe las señales y que está situado en el extremo opuesto. La formación del complejo axón-dendrita es uno de los pasos más importante durante el desarrollo del cerebro. Análisis exhaustivos de puntos de equilibrio y de bifurcaciones permitieron el estudio de la ruptura espontánea de asimetría, que motivó la publicación de los resultados en la revista con revisión por pares PLoS ONE. Posteriormente, el equipo de investigación se propuso desarrollar una versión estocástica del modelo determinista. Este modelo mostró que la formación de un único polo de asimetría molecular es muy robusta al ruido; es más, la región de autoorganización aumentó su tamaño y la polarización neuronal tuvo lugar incluso con una menor intensidad de retroalimentación. El trabajo también fue publicado en la revista científica revisada por pares European Physical Journal B. Los investigadores también analizaron la difusión de uno de los principales receptores del neurotransmisor excitatorio glutamato. Estos también evaluaron las diferencias en la difusión entre neuronas jóvenes y adultas durante la activación del receptor con glutamato. Este trabajo ha sido publicado en la revista con revisión por pares EMBO Molecular Medicine. Con el fin de analizar los datos obtenidos por la técnica de seguimiento de partícula única, se desarrolló una herramienta informática (AMP_GUI) para MatLab, y que se distribuye bajo los términos de la licencia pública general de GNU. El algoritmo ha sido publicado en una revista con revisión por pares (BMC Biophysics). Finalmente, los investigadores han comenzado estudios sobre cambios en la difusión de membrana de un blanco fundamental de la fosforilación, una de las principales rutas de señalización celular. Estos están buscando una posible correlación entre cambios en los patrones de difusión con el envejecimiento y la disminución del rendimiento cognitivo y motor. Los modelos matemáticos de la polaridad celular desarrollados en el marco del proyecto MODELLING DIFFUSION están proporcionando información de gran valor sobre los mecanismos de difusión en membranas celulares. Prestando especial atención al papel de la formación y el mantenimiento de agregados, los investigadores están arrojando luz sobre el desarrollo, la función normal, el envejecimiento y la enfermedad.
Palabras clave
Membrana celular, proteínas, lípidos, mecanismos de difusión, polaridad celular
