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El estudio ofrece una mejor comprensión de las patologías intestinales asociadas a enfermedades heredadas, infecciosas

La “banda de escobilla” - un arsenal denso cargado dedo-como de proyecciones llamadas microvellosidades - tapas las superficies de las células que forran nuestros intestinos.

Los investigadores de la universidad de Vanderbilt ahora han descubierto cómo las células intestinales construyen esta estructura especializada, que es crítica para los alimentos absorbentes y defender contra patógeno. Las conclusión, publicadas el 10 de abril en la célula del gorrón, revelan un papel de moléculas de la adherencia en montaje de la banda de escobilla y aumentan nuestra comprensión de las patologías intestinales asociadas a enfermedades heredadas e infecciosas.

Patógeno que destruyen la diarrea y la muerte intestinales - un problema determinado de la causa de la banda de escobilla en las comunidades que no tienen abastecimientos de agua seguros.

“Sin a completo - banda de escobilla funcional que tiene suficiente superficie y capacidad de absorción, usted no puede sobrevivir,” dijo a Matthew Tyska, Ph.D., profesor adjunto de la célula y autor de desarrollo del biología y mayor del papel de la célula. “Nuestros descubrimientos de la ciencia básica ofrecen un marco para pensar en cómo controlar morfología superficial intestinal - y cómo repararla.”

A pesar del papel esencial de la banda de escobilla, su montaje ha seguido siendo un misterio. Usando microscopia electrónica de la exploración, Tyska y el becario postdoctoral Scott Crawley, Ph.D., siguieron la generación de la banda de escobilla en un cierto plazo en un modelo epitelial del cultivo celular.

Encontraron que como las microvellosidades comience a emerger, ellos adhieren el uno al otro en sus extremos y forman pequeño tienda de los indios norteamericanos-como atados. En un cierto plazo, estos atados vienen incluyen cada vez más las microvellosidades, hasta que la superficie entera de la célula sea revestida por las microvellosidades de la altura uniforme.

“Ésta era realmente la observación fundamental que dio lugar al descanso del proyecto - que estas microvellosidades salen de la superficie y del bastón de la célula juntas en los extremos,” Tyska dijo.

Cuando los investigadores examinaron de cerca los micrográfos de electrón, vieron rosca-como los eslabones que conectaban las microvellosidades en sus extremos. Uno de su tejido intestinal reflejado de los colaboradores y encontrado los mismos eslabones - una “membrana de conexiones” entre las microvellosidades, Tyska dijo.

“La idea nos excitamos que la adherencia física entre las microvellosidades pudo ofrecer la fuerza impulsora para crecer y apretado cargar la banda de escobilla,” Tyska dijimos.

Los investigadores sospecharon que las proteínas en la familia del cadherin - las moléculas calcio-relacionadas de la adherencia que permiten que las células adhieran juntas - pudieron mediar la acción recíproca entre las microvellosidades. Habían utilizado previamente tecnologías del proteomics para definir todas las proteínas en la banda de escobilla aislada. El filete incluyó a dos candidatos a la adherencia microvillar del extremo: protocadherin-24 y mucina-como protocadherin.

En una serie de estudios, las personas demostraron que estos dos cadherins tienen un papel en adherir las microvellosidades juntas. La reducción experimental de protocadherin-24 en el modelo del cultivo celular destruyó la banda de escobilla. Las microvellosidades todavía formaron, pero no fueron cargadas apretado y tenían largos variables.

“Se es siempre una pregunta cómo las microvellosidades logran este largo notable uniforme,” Tyska dijo. “Ahora parece la solución es simple - consiguen unidas en los extremos y uno no puede conseguir más allá de otro. Es realmente directo.”

En experimentos bioquímicos, los investigadores descubrieron que las moléculas del cadherin obraron recíprocamente con dos proteínas dentro de las microvellosidades - una proteína del motor conectada con el citoesqueleto de la célula y una proteína del adaptador llamaron el harmonin. Estas conexiones fueron requeridas para la localización de los cadherins a los extremos microvillar.

Interesante, el harmonin había sido estudiado por otros investigadores para su papel en la conexión de partes sobresalientes en la célula de pelo del oido interno - una estructura sensorial implicada en la audiencia. Mutaciones genéticas que incapacitan el síndrome de Usher de la causa del harmonin, una forma de la sordo-ceguera heredada. Los pacientes con el síndrome de Usher también han caracterizado mal enfermedad intestinal.

Tyska y sus colegas realizaron que las mutaciones del harmonin pudieron romper la adherencia microvillar intestinal del extremo compleja y desestabilizar la banda de escobilla. En un harmonin faltante del ratón, un modelo de la enfermedad de Usher, encontraron la banda de escobilla mal formada en algunas piezas de los intestinos y ninguna banda de escobilla en otras áreas.

“Pensamos que los pacientes con Usher que la enfermedad tiene probablemente entregas con la ultraestructura de la banda de escobilla que estén causando problemas con homeostasis y estén llevando a los síntomas intestinales,” Tyska dijeron.

“Haciendo el descubrimiento inicial de la microscopia electrónica, definiendo el mecanismo molecular y después conectándolo con la enfermedad humana - que es una tripleta científica,” él dijo.

Tyska y sus colegas están explorando si un complejo adhesivo similar conduce el montaje de las estructuras de la banda de escobilla en otros tejidos epiteliales, tales como los riñones.