Un análisis más detallado de cómo responden las células a las fuerzas mecánicas
Las células poseen proteínas especializadas en su membrana plasmática que les permiten responder a una amplia variedad de estímulos bioquímicos y mecánicos provenientes de su entorno. «Cuando estos receptores especializados detectan la presencia de fuerzas mecánicas en la superficie celular, cambian su estado conformacional y se acoplan con otros adaptadores moleculares para transmitir esta información al interior de la célula», explica María García-Parajo(se abrirá en una nueva ventana), profesora de investigación del Instituto de Ciencias Fotónicas(se abrirá en una nueva ventana) (ICFO). Cuando este proceso funciona, facilita el desarrollo celular, la cicatrización y el mantenimiento tisular. Pero ¿por qué no funciona siempre? Para responder a esta pregunta, en el proyecto NANO-MEMEC, financiado con fondos europeos, se analizó en detalle la membrana plasmática celular.
Metodologías y técnicas innovadoras
Aunque los científicos saben que la organización dinámica de los receptores en la membrana plasmática es fundamental para su función y para la respuesta celular, todavía no comprenden del todo cómo esta organización responde a los estímulos mecánicos. «Este es el aspecto que el proyecto NANO-MEMEC se propuso estudiar», comenta García-Parajo, investigadora principal del proyecto. Pero llevarlo a cabo resultó más complicado de lo que parecía. Esto se debe a que la organización de las moléculas en la membrana plasmática comienza a escala nanométrica, con múltiples moléculas, a menudo distintas, que se agrupan de forma dinámica. Por ello, el equipo del proyecto tuvo que desarrollar primero técnicas pioneras para visualizar cómo distintas moléculas individuales se agrupan en el plano de la membrana para formar nanoplataformas de actividad biológica. Los investigadores también idearon metodologías para aplicar perturbaciones mecánicas totalmente compatibles con estas técnicas de imagenología. «Se trata de avances tecnológicos de gran relevancia que la comunidad científica ya puede emplear en sus investigaciones», agrega García-Parajo.
Estudio detallado de los receptores de membrana
Gracias a esta técnicas, el equipo del proyecto, que contó con el apoyo del Consejo Europeo de Investigación(se abrirá en una nueva ventana), llevó a cabo un estudio detallado de la organización espacial y temporal de los distintos receptores de membrana. Los investigadores observaron que el citoesqueleto cortical de actina, una red especializada de actina y miosina ubicada justo debajo de la membrana celular, tiene una gran importancia en la regulación de la organización de los receptores de la membrana plasmática. Esta función se mantiene incluso en aquellos receptores que no interactúan de forma directa con la actina. También descubrieron que las fuerzas mecánicas influyen directamente en el citoesqueleto cortical de actina y miosina, el cual, a su vez, reorganiza la disposición de la membrana plasmática. Se trata de un mecanismo general que no depende de receptores ni moléculas específicas y, por tanto, es probable que funcione en diferentes contextos o células.
Cómo influye la respuesta celular en la salud
Al aportar nuevas técnicas y conocimientos sobre la organización espacial y temporal de los receptores de membrana, el proyecto NANO-MEMEC ha ampliado nuestra comprensión de cómo responden las células a las fuerzas mecánicas y de por qué este proceso no siempre funciona. «Aunque nuestro proyecto ha sido de carácter fundamental, ha abierto la puerta al estudio de cómo la disfunción en la forma en que los receptores perciben o responden a los estímulos mecánicos afecta nuestra salud y contribuye al desarrollo de enfermedades como el cáncer», concluye la investigadora. García-Parajo trabaja ahora para descubrir los bucles de retroalimentación entre la membrana y el citoesqueleto cortical de actina y miosina. Con ello, se pretende demostrar que un factor físico, como la tensión de membrana, puede eludir la activación bioquímica de los receptores y desencadenar vías de señalización de receptores en la membrana plasmática.
