Cambio de células
Células embrionarias de C. elegans con membranas plasmáticas en púrpura y motores de miosina en amarillo. El embrión tiene 26 células en esta etapa, y dos de las células están a punto de internalizarse, moviéndose desde la superficie hacia el interior. CHRIS HIGGINS, UNC CHAPEL HILL Y LIANG GAO, JANELIA FARM
Las contracciones del citoesqueleto durante el desarrollo embrionario ocurren mucho antes de que haya cambios visibles en la forma de las células, lo que sugiere que algo más que las contracciones de actina y miosina desencadenan los cambios morfogenéticos resultantes. en la formación de embriones multicapa a partir de capas individuales de células, según una nueva investigación.
En un artículo publicado hoy (9 de febrero) en Science, un equipo de investigación dirigido por un biólogo del desarrollo Bob Goldstein, de la Universidad de Carolina del Norte en Chapel Hill, presentó pruebas de que los cambios celulares que inician la formación de capas germinales son provocados por un nuevo «embrague» molecular. que ancla la red de actomiosina que se contrae continuamente…
En los últimos dos años, con las imágenes y la microscopía que se están realizando, la gente realmente está comenzando a apreciar que este proceso puede ser realmente dinámico, dijo Adam. Martin, un biólogo del desarrollo del Instituto Tecnológico de Massachusetts que no participó en la investigación. Lo que realmente muestra este estudio es que se puede regular la contractilidad a nivel tisular regulando la unión entre esta máquina contráctil y la unión entre células vecinas.
En el gusano modelo, Caenorhabditis elegans, el proceso de gastrulación cuando las tres capas germinales que darán lugar a todos los tejidos y órganos se colocan correctamente comienza alrededor de 90 minutos después de la primera división celular, cuando dos células de una sola capa de 26 comienzan a encogerse por un lado y apretar más allá de sus células vecinas hacia el centro del embrión.
La ex estudiante de posgrado de Goldstein, Minna Roh-Johnson, inicialmente quería visualizar los citoesqueletos de C. elegans durante este proceso. Sin embargo, Goldstein se mostró escéptico de que Roh-Johnson aprendiera algo de tal esfuerzo. Simplemente asumí que miraríamos la actina y la miosina y las superficies de estas células encogiéndose y veríamos todo moviéndose a la vez y no sabríamos nada, recordó Goldstein.
Células internalizándose desde la superficie de un C. elegans embrión. La superficie exterior de dos células en proceso de internalización se muestra en azul; los motores de miosina en verde; y las membranas plasmáticas en rojo. LABORATORIO GOLDSTEIN, UNC CHAPEL HILL
Pero Roh-Johnson procedió, usando microscopía confocal de disco giratorio para visualizar células con una membrana celular marcada con fluorescencia y partículas de miosina. Como era de esperar, observó que las redes de actomiosina de las dos células se flexionaban y encogían a medida que sus superficies exteriores comenzaban a contraerse. Sin embargo, cuando observó las células antes de que comenzara cualquier cambio en la forma celular, se sorprendió al ver contracciones similares en sus citoesqueletos. Seguí mirando antes y antes pensando que las contracciones se detendrían en algún momento, pero no fue así, dijo. Justo cuando estas células nacieron, ya tenían estos movimientos, lo cual fue muy inesperado.
No solo la malla de actina-miosina de las células latía, se contraía y se remodelaba durante más de 20 minutos antes de cualquier cambio. en las formas celulares eran visibles, también lo hacía a velocidades similares a las que ocurren cuando la célula comienza a cambiar de forma.
Al cortar la malla de actina miosina usando un rayo láser UV y luego medir la velocidad a la que retrocedió la red, los investigadores también determinaron que la resistencia a la tracción de la red era igual de fuerte en puntos de tiempo anteriores a la gastrulación.
El etiquetado de la superficie exterior de las membranas celulares con puntos cuánticos reveló que eran tan dinámicos como los citoesqueletos, moviéndose junto con cada contracción. En cambio, lo que cambió con el tiempo fue que los movimientos del citoesqueleto de las dos células del gusano se vincularon cada vez más con los movimientos de las zonas de contacto compartidas con las células vecinas.
Es este acoplamiento gradual de la red de actomiosina con células específicas. puntos de adhesión que parecen desencadenar el encogimiento de las superficies externas de las células, lo que permite que las células se aprieten en el centro del embrión.
Como estas redes entran, no están unidas a los bordes de las células, Goldstein explicado. En cambio, especulamos que hay algo intermedio que funciona como un embrague.
Aunque este embrague molecular aún debe caracterizarse, el investigador descubrió que al derribar ciertas proteínas, como la cadherina, que está involucrada en adhesión celular, y Rac, que participa en la señalización intracelular, interrumpe el proceso.
Debido a que este mecanismo está conservado en Drosophila melanogaster,Goldstein cree que podría extenderse a otros organismos superiores y puede ser la base de la formación y el cierre del tubo neural humano, cuya falla es un defecto congénito común.
M. Roh-Johnson, et. al., «Desencadenar un cambio de forma celular al explotar las contracciones de actomiosina preexistentes», Science, doi:10.1126/science.1217869, 2012.
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