El transporte dentro y entre células vivas
El transporte intracelular puede estar regulado por motores moleculares o por fluctuaciones del citoesqueleto y el flujo citoplasmático. La interacción del citoesqueleto con el endoplasma (citoplasma denso) y el córtex celular es un factor clave para comprender el movimiento de componentes celulares. El objetivo del proyecto BIOMIMETIC-MECHANICS era caracterizar la mecánica del citoesqueleto en sistemas biomiméticos y células vivas a fin de proporcionar una mejor comprensión del proceso de interacción entre el citoesqueleto y el córtex celular. El trabajo realizado incluyó el desarrollo de un marco teórico y experimental para describir la actividad desigual en células vivas y otros sistemas biomiméticos. Los investigadores también diseñaron protocolos optimizados para obtener medidas de pinza óptica en sistemas biomiméticos y células vivas y realizaron experimentos de cuantificación de fuerzas en sistemas biomiméticos y oocitos de ratón en desarrollo. El equipo de BIOMIMETIC-MECHANICS examinó la localización central del núcleo en oocitos de ratón para resaltar la importancia de la difusión activa, una fuerza capaz de mover orgánulos de gran tamaño. Normalmente, el centrosoma determina el centroide celular, pero los oocitos de ratón no poseen centrosomas. Gracias a una técnica de imagen in vivo, los investigadores demostraron cómo la difusión activa de vesículas recubiertas de actina regida por miosina Vb genera un gradiente de presión y una fuerza de propulsión suficientemente intensos para desplazar el núcleo del oocito haciendo el citoplasma más fluido. Los filamentos de biopolímero y los motores moleculares que constituyen el citoesqueleto determinan en gran medida la estructura y la forma de las células vivas. La mecánica celular activa conlleva la generación activa de fuerzas a escala molecular acorde con la concepción tradicional de la mecánica de materiales. Empleando la ecuación de Langevin, los investigadores cuantificaron las fuerzas mecánicas intracelulares para obtener información cuantitativa de la actividad mecánica desigual en células vivas. Dado que los organismos vivos constituyen sistemas fuera de equilibrio, el equipo empleó un modelo microscópico para predecir la cantidad de energía mecánica producida en estas dinámicas. El seguimiento de vesículas del tamaño de micras en el citoplasma de oocitos permitió cuantificar el espectro de energía disipada. El modelo proporciona predicciones acordes con datos experimentales y puede emplearse para predecir las escalas de inyección y disipación de energía implicadas en fluctuaciones activas. Los resultados de las actividades del proyecto BIOMIMETIC-MECHANICS constituyen un valioso acervo de conocimiento para comprender cómo las fuerzas mecánicas afectan a la motilidad y la división celular. Es más, sus hallazgos podrían conducir al desarrollo de nuevos tratamiento clínicos para el cáncer.
