La investigación revela el papel de los cilios en las funciones cardiovasculares y las enfermedades genéticas
La foto de portada de Advanced Science muestra las vesículas extracelulares ciliares (cELV) que Ashraf Mohieldin, becario postdoctoral en la Universidad de Chapman, y sus colegas descubrieron en su estudio de investigación. Crédito: Advanced Science
La investigación de la Universidad de Chapman brinda nuevos conocimientos sobre las características de las proteínas cruciales dentro de la membrana ciliar que desempeñan funciones vitales en las enfermedades genéticas humanas y las funciones cardiovasculares.
Recientemente, se demostró que el cilio primario, un orgánulo que existe en la superficie de casi todos los tipos de células del cuerpo, tiene una membrana hinchada. Esto se conoce como bulbos ciliares, y su estructura y relevancia fisiológica aún se desconocen.
Ashraf Mohieldin, Ph.D., becario postdoctoral en la Facultad de Farmacia de la Universidad de Chapman e investigador principal del estudio, dirigió un equipo para examinar y analizar la estructura de los cilios primarios para comprender mejor los bulbos ciliares y su significado. Usando una técnica de imagen de una sola célula y un solo cilio e identificación proteómica, descubrieron que un bulbo ciliar tiene características similares a las vesículas extracelulares (EV).
Se sabe que las vesículas extracelulares facilitan la información dentro de las células cardiovasculares. El equipo de Mohieldin descubrió que las vesículas similares a las extracelulares ciliares (cELV) comparten similitudes con las EV y que desempeñan un papel específico en la señalización ciliar, las funciones celulares y el mantenimiento de la homeostasis cardiovascular. La membrana de los cilios primarios contiene estas proteínas sensoriales que detectan señales de otras células y del entorno cercano. Sirviendo como los compartimentos celulares que regulan las vías de señalización esenciales, la detección de señales de la proteína activa la respuesta y el comportamiento de la célula. Al evaluar a partir de una base de datos de 172 proteínas cELV, los investigadores también identificaron que cELV tiene un movimiento único y dinámico y la capacidad de ser liberado por la fuerza mecánica de un fluido.
Los defectos en los cilios primarios se han asociado con una amplia gama de trastornos genéticos llamados ciliopatías, que incluye el síndrome de Joubert, el síndrome de Bardet-Biedl, la poliquistosis renal y el síndrome de Meckel-Gruber. Las ciliopatías suelen ser enfermedades crónicas que incapacitan y ponen en peligro la vida y afectan a múltiples sistemas de órganos.
«Nuestros hallazgos revelan por primera vez proteínas ciliares cruciales que están implicadas en los trastornos de ciliopatía», dijo Mohieldin. «Esperamos que nuestra investigación rejuvenezca nuestra comprensión y el enfoque actual para investigar las enfermedades genéticas humanas».
Para detectar la función anormal de cELV y el papel de la proteína en los sistemas cardiovasculares, el laboratorio del Dr. Mohieldin trabajó con peces cebra y ratones. Los investigadores observaron bucles cardíacos aleatorios, hidrocefalia y trastornos renales quísticos en el pez cebra. Además, observaron la contractilidad cardíaca compensada tanto en el pez cebra como en los ratones para validar y comparar los datos.
A través de esto, vieron que la baja circulación de cELV resulta en hipotensión con función cardíaca compensada, hipertrofia ventricular izquierda, fibrosis cardíaca y características arritmogénicas, lo que resulta en una alta tasa de mortalidad en ratones. Además, la fracción de eyección general, el volumen sistólico y el gasto cardíaco disminuyen significativamente en ratones que carecen de cELV. Ninguna investigación anterior encontró las funciones fisiológicas de cELV en modelos de pez cebra y ratón antes de esto.
Con este hallazgo del fuerte vínculo entre cELV y las ciliopatías y la función cardiovascular, la esperanza es que las investigaciones futuras se centren en estas proteínas para ayudar a discernir un tratamiento viable para los trastornos asociados con la disfunción de los cilios.
«Apuntar a estas proteínas puede ayudar a los científicos a comprender claramente el mecanismo de estos trastornos y, en última instancia, guiar el camino hacia posibles tratamientos para las ciliopatías», dijo Mohieldin.
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Los investigadores definen el papel de Tmem231 en el mantenimiento de la función ciliar Más información: Ashraf M. Mohieldin et al. Vesículas similares a extracelulares ciliares: la identificación proteómica revela el papel de las vesículas similares a extracelulares ciliares en la función cardiovascular Adv. ciencia 16/2020. Publicado por primera vez: 19 de agosto de 2020 doi.org/10.1002/advs.202070087 Proporcionado por Chapman University ://medicalxpress.com/news/2020-08-reveals-cilia-role-cardiovascular-functions.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.