La nanociencia de la señalización de calcio de las células

Los iones de calcio (Ca2+) desempeñan una función clave en el metabolismo y la comunicación de las células. Unos científicos de un proyecto europeo descifraron los mecanismos básicos asociados al transporte y almacenamiento de Ca2+ en el interior de la célula.

Investigación fundamental

Salud

Las células vivas toman constantemente del medio extracelular los iones y las moléculas que precisan. También se transportan sustancias hacia el interior y exterior de los compartimentos intracelulares de membrana como el núcleo, el retículo endoplásmico (RE) y la mitocondria. El objetivo del proyecto financiado por la Unión Europea QUMOCA (Quantitative modelling of calcium signalling in vascular smooth muscle nanojunctions) fue estudiar el mecanismo de transporte de Ca2+ extracelular hacia el RE, que es el principal orgánulo de almacenamiento de Ca2+ en todas las células de mamífero. El principal objetivo del proyecto fue explicar la comunicación entre orgánulos en los sitios de contacto de la membrana y su estructura a escala nanométrica. La caracterización inicial de las líneas de células endoteliales vasculares reveló que el potencial de membrana de las células fue el factor decisivo del intercambio de Ca2+. La caracterización electrofisiológica reveló el posible impacto de las condiciones de cultivo de células comunes en el ajuste preciso de la maquinaria de intercambio de Ca2+ en el RE. A partir de los resultados experimentales, los científicos concluyeron que las nanouniones de la membrana plasmática y el RE son críticas para la homeostasis celular del Ca2+. Se realizó el seguimiento de las medidas funcionales con imágenes de microscopia electrónica de transmisión para confirmar los resultados. La conclusión más importante del proyecto es que la señalización de Ca2+ desde el exterior de las células endoteliales vasculares ocurre mediante contactos con uniones nanométricas entre la membrana celular y el RE. En la regulación del transporte participan dos grupos de proteínas: los intercambiadores de Na+/Ca2+ y los canales de Ca2+ Orai que se activan cuando se agotan los depósitos de Ca2+ en el RE. Los nuevos datos recabados generaron una base sólida para el desarrollo de modelos cuantitativos de las corrientes de iones de unión. Gracias a estos modelos será posible comprender mejor los mecanismos fundamentales de las fisiopatologías humanas.