Las capas monomoleculares de cara a cara de la proteína son bastante fuertes llevar a cabo una célula

Las células humanas se adhieren a las matrices extracelulares, tales como superficies modificadas del plato del cultivo celular, y estiran en formas específicas arrastrándose a lo largo del apoyo sólido. ¿Pero cómo fuerte una superficie necesita ser de modo que las células no se deslicen?

Los científicos de Japón han mostrado recientemente que una capa monomolecular de la proteína depositada en un interfaz de dos líquidos entre el agua y un disolvente del perfluorocarbon es bastante fuerte para que las células madres mesenquimales humanas (hMSCs) se adhieran y se extiendan fuera.

Células epitelialesKateryna Kon | Shutterstock

Las células humanas son rodeadas naturalmente por las matrices extracelulares a las cuales atan vía las proteínas de la membrana celular. En nuestras carrocerías, un componente extracelular común de la matriz es colágeno, una proteína fibrosa esa forma a los montajes con otras cadenas del colágeno.

Las células atan a los componentes específicos de la matriz extracelular vía las proteínas membrana-ancladas tales como integrin conexiones de ese establo de las formas. En el lado citoplásmico, es decir el interior de la célula, integrins puede conectar con los componentes del citoesqueleto, tales como fibras de la actinia que se extiendan en el citoplasma y estabilicen formas de la célula.

Así, el esqueleto interior se puede anclar a los andamios estables, extracelulares, y la célula puede moverse adelante o extender por el andamio. Esto es necesario para que las células adopten su forma específica de la célula, tal como una forma extendida en el caso de las células musculares.

En cultivos celulares del laboratorio, las células humanas se crecen común en una superficie sólida estable que se modifique con el anclaje de las moléculas, e.g polylysine, o en las culturas de 3 dimensiones del hidrogel donde las células pueden conectar con las fibras poliméricas que componen la red del gel.

Hay un gran interés de la investigación en cultivos celulares de 3 dimensiones pues son más representativas de los tejidos naturales, donde las células son rodeadas por la matriz extracelular y por otras células. Sin embargo, la rigidez de las fibras del gel-polímero necesita ser optimizada de modo que puedan llevar la tensión de una célula anclada que se preponga estirarse en su forma deseada.

Los investigadores de Japón, llevado por profesor Katsuhiko Ariga, han mostrado recientemente que una capa monomolecular de la proteína depositada en un interfaz entre un perfluorocarbon y un líquido acuoso puede ser bastante fuerte para que las células se adhieran y estiren, mencionando las nuevas posibilidades de optimizar los materiales para el cultivo celular.

Colocación de las anclas en un interfaz de dos líquidos

Los investigadores probaron dos diversos disolventes del perfluorocarbon con solubilidad de agua inferior, para formar un interfaz con un ambiente acuoso del cultivo celular. El primer era el perfluorodecalin más viscoso (PFD) y el segundo el perfluorotributylamine menos-viscoso, con nitrógeno (PFTBA).

Los líquidos del perfluorocarbon fueron sobrepuestos con las soluciones acuosas de la proteína, y las proteínas formaron espontáneamente capas monomoleculares en el interfaz. Probando con la proteína BSA (albúmina del suero vacuno), los investigadores mostraron que una capa monomolecular más fuerte de la proteína formó en el interfaz de PFTBA.

Posteriormente, prepararon capas monomoleculares del fibronectin de la proteína, que puede servir como ancla para las células madres mesenquimales humanas (hMSC) atando con su integrin de la proteína de la membrana.

Los científicos utilizaron microscopia para evaluar el atascamiento de células a la capa monomolecular de la proteína y para determinar cuánto pueden estirar las células midiendo su superficie.

Paralelamente, analizaban la rigidez de la capa monomolecular de la proteína por AFM (microscopia atómica de la fuerza) y proteína-doblar en la capa monomolecular por ATR-FTIR (reflexión total atenuada - Fourier-transforme la espectroscopia infrarroja).

Las capas monomoleculares desnaturalizadas de la proteína pueden llevar a cabo una célula

Cuando la composición PFTBA del perfluorocarbon fue utilizada, las capas monomoleculares fuertes de la proteína formadas, y ATR-FTIR mostraron que éstos fueron compuestos de proteínas desnaturalizadas. Puesto que la desnaturalización de la proteína baja a menudo la agua-solubilidad de la proteína, las redes pueden formar por colapso hidrofóbico.

Los investigadores podrían mostrar que los hMSCs podrían adherirse bien a estas capas y adoptaron una forma estirada, demostrando que las capas monomoleculares podrían soportar la tensión aplicada por una célula mientras que está estirando.

Las capas monomoleculares en el perfluorocarbon PFD mientras tanto eran más flexibles, y el extender de la desnaturalización de la proteína era más inferior. Pues las proteínas en estas capas monomoleculares podrían difundir más fácilmente, no sirvieron como ancla fuerte, y por lo tanto, seguía habiendo los hMSCs en una forma redondeada bastante que estirando a lo largo de la superficie de la capa monomolecular.

Esta investigación podría ayudar a entender mejor cómo las células responden a las superficies con diversa rigidez, como los autores del estudio demostraron que la adaptabilidad de las capas monomoleculares de la proteína puede bastante bien ser modificada cambiando los líquidos de interfaz-formación.

Pues los autores del estudio destacan más lejos, el conocimiento que las capas monomoleculares de la proteína pueden las células de los apoyos para adoptar su forma natural podría llevar a los hidrogeles perfeccionados del cultivo celular. Con independencia de la molécula gelificadora, podría ser considerado para sujetar capas monomoleculares estables de la proteína de modo que las células adheridas no se deslicen cuando aplican una tensión.

Mientras que no se ha probado en el actual estudio si las células adheridas a las capas monomoleculares de cara a cara de la proteína podrían crecer y dividir, sería beneficioso que los estudios futuros sepan si experimentos más a largo plazo con los cultivos celulares cada vez mayor son posibles también.

Fuente

Jia X y otros, modulación de las células madres mesenquimales Mechanosensing en los interfaces flúidos por las capas monomoleculares Uno mismo-Montadas adaptadas de la proteína. Pequeño 2019, 15 (5), 1804640; DOI: 10.1002/smll.201804640.

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Last Updated: Sep 25, 2019

Christian Zerfaß, Ph.D.

Written by

Christian Zerfaß, Ph.D.

Christian is an enthusiastic life scientist who wants to understand the world around us. He was awarded a Ph.D. in Protein Biochemistry from Johannes Gutenberg University in Mainz, Germany, in 2015, after which he moved to Warwick University in the UK to become a post-doctoral researcher in Synthetic Biology.

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