La dinámica enzimática en bacterias
El metabolismo celular tiene lugar en un entorno complejo y dinámico en el que las enzimas actúan bajo condiciones de saturación, baja actividad hídrica y un pH regulado relativamente constante. El proyecto financiado por la Unión Europea NICHE (Network for integrated cellular homeostasis) estudió los mecanismos homeostáticos que controlan el volumen, el pH interno y las concentraciones iónicas en la célula. Para estudiar el transporte de moléculas, los investigadores emplearon la microscopía óptica de alta resolución combinada con técnicas de alternancia fotoquímica y maduración rápida de proteínas, así como el seguimiento de moléculas únicas. Estos emplearon proteínas fluorescentes con alta fotoestabilidad y alto contraste molecular para obtener medidas precisas de seguimiento. Las técnicas de modelización predictiva son de gran importancia y el proyecto NICHE desarrolló técnicas de este tipo con el objetivo de predecir los efectos del estrés en la trascripción y la traducción de diferentes grupos de genes. Para tal fin, los investigadores determinaron la transferencia de ARN a nivel de la célula completa y sus cambios. También desarrollaron nuevas técnicas basadas en la optimización. Así fue posible obtener un bucle de construcción del modelo más eficaz, desde la inferencia del modelo hasta un diseño experimental óptimo y la estimación de parámetros. El análisis de las interacciones reguladoras relacionadas con el potasio podría proporcionar herramientas para la modificación de la homeostasis en patógenos. En este contexto, los investigadores de NICHE aplicaron sus novedosos métodos de desarrollo de modelos a la homeostasis del potasio en la unión de ligandos en Escherichia coli. El desarrollo de diferentes mutantes por los socios del proyecto también ayudó a profundizar la comprensión de la unión de ligandos. Finalmente, los socios del proyecto desarrollaron un modelo detallado del crecimiento tumoral. Este modelo matemático del crecimiento tumoral consideraba varias poblaciones de células cancerígenas y estromales en diferentes puntos del ciclo celular y efectos espaciales de nutrientes y fármacos. El modelo de crecimiento tumoral ha sido ampliado a partir de una masa tumoral simple rodeada por vasculatura a grupos de células cancerosas. Gracias a un método fotométrico para medir el volumen de un tumor en sistemas animales se ha demostrado la idoneidad de una cámara de infrarrojos tridimensional de tiempo de vuelo. En conjunto, este programa de formación contribuyó a comprender mejor la homeostasis citoplasmática, sus componentes individuales y todas las rutas implicadas. Los métodos y datos de NICHE ayudan a manipular la productividad de las células y a diseñar nuevas funciones específicas en las células con vistas a aplicaciones industriales.
Palabras clave
Rutas metabólicas, NICHE, homeostasis celular, potasio, crecimiento tumoral
