¿Qué moléculas activan las respuestas celulares a la fuerza?
El proyecto Cell trans («Mecanotransducción molecular y celular integrada mediada por la proteína p130Cas») tenía el objetivo global de estudiar los mecanismos moleculares mediante los que las células perciben fuerzas. Así, el equipo de este proyecto europeo se dispuso a estudiar el potencial de mecanotransducción de p130Cas, un sustrato de la familia Src. Se trata de una proteína clave que participa en múltiples procesos celulares y que se sabe se activa (fosforila) al ejercer algún tipo de fuerza. Se utilizaron pinzas ópticas y magnéticas y microscopía de reflexión interna total (TIRF) para examinar de qué manera la fuerza regula la fosforilación de moléculas Cas únicas. La TIRF se empleó para determinar la magnitud de fuerza necesaria para la fosforilación, si un incremento de la fuerza incrementa también la fosforilación y si la interrupción de la aplicación de fuerza provoca una desfosforilación. Los experimentos realizados revelaron la implicación de otras moléculas en la mecanotransducción a la escala de pN que suele darse en puntos de adhesión celular (los piconewtons o pN se emplean para medir las fuerzas ejercidas a escala molecular). Por consiguiente los investigadores de Cell trans centraron su atención en otras moléculas, las integrinas, que se consideran importantes en la mecanotransducción. Las integrinas conectan las células a la matriz extracelular circundante. La talina y la a-actinina son dos proteínas de adhesión clave que conectan las integrinas al citoesqueleto. Las tareas realizadas con la talina, propuesta como molécula mecanosensora, ofrecieron un primer indicio de que la aplicación de fuerza a moléculas únicas puede ciertamente producir una mecanotransducción. Estudios complementarios sobre la manera en que la mecanotransducción se integra a nivel celular sirvieron para examinar el régimen de fuerza experimentado por los puntos de adhesión celular. Se observó que las funciones de mantenimiento de la resistencia de adherencia celular y de transducción de las señales mecánicas se regulaban de manera diferente en el caso de la talina. Ello es indicativo de que la proteína de adhesión es capaz de una mecanotransducción al nivel de moléculas únicas. En estudios sobre la función de la a-actinina en la percepción de fuerzas, se descubrió que la a-actinina habilita la transmisión de fuerza entre el citoesqueleto y las integrinas. De esta manera se controlan la formación y la dinámica de los puntos de adhesión maduros y estables entre la célula y la matriz extracelular. Tras caracterizar la manera en que ciertas moléculas funcionan para detectar, transmitir, resistir y responder a fuerzas, el equipo de Cell trans consiguió comprender más a fondo los fenómenos moleculares que determinan la respuesta celular a fuerzas. De este modo se han sentado las bases para futuros estudios sobre los mecanismos moleculares subyacentes a procesos y patologías afectados por estímulos mecánicos y el entorno mecánico celular, lo cual reviste importancia para la investigación oncológica y sobre los procesos de curación de heridas.
