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El estudio ofrece nuevo discernimiento en cómo las células funden

Los científicos han conocido por una década esa las células que funden con otras para realizar sus funciones esenciales - tales como células musculares que ensamblan juntas para hacer fibras - forman las proyecciones largas que invaden el territorio de sus socios de la fusión. Pero cómo los polímeros finos y flojos implicados en este proceso propulsan partes sobresalientes mecánicamente rígidas ha sido desconocido.

En un nuevo estudio el hoy en línea publicado en biología celular de la naturaleza, científicos al sudoeste de UT contornea los mecanismos detrás de la formación de estas proyecciones, centrándose en la acción recíproca entre dos proteínas conocidas como la actinia y dynamin. Las conclusión, dicen, ofrecen discernimiento en un proceso celular dominante que sea esencial para el concepto, el revelado, la regeneración, y la fisiología de organismos multicelulares y pueden llevar eventual a los nuevos tratamientos para una enfermedad rara del músculo.

La fusión de célula implica tres pasos principales, explica al líder Elizabeth Chen, Ph.D., profesor del estudio en los departamentos de la biología molecular y de la biología celular en el centro médico al sudoeste de UT cuya investigación se centra en este proceso. Primero, las moléculas de la adherencia drenan las membranas celulares juntas, pero dejan un entrehierro entre las células; después, una célula extiende las proyecciones fingerlike que invaden la otra célula; finalmente, las supuestas proteínas fusogenic traen las membranas celulares incluso más cercano a tacto y a la fusión.

Para ese paso central, Chen dice, la investigación de su laboratorio y de otros ha mostrado que una proteína llamó juegos de la actinia un papel dominante en la formación de proyecciones. Sin embargo, la actinia forma los polímeros flojos y finos, conocidos como filamentos de la actinia, cada uno con un diámetro de solamente 7 nanómetros. Cómo estos filamentos finos llegan a ser mecánicamente rígidos bastante para eliminar las proyecciones que invaden otras células era no entendible.

Para resolverla, Chen y sus colegas estudiaron la acción recíproca de la actinia con el dynamin, una proteína que puede liberar energía de los vínculos químicos específicos encontrados en las células. Uno de los papeles de los dynamin es pellizcar de las vesículas recién formado que traen el cargamento en las células, formando una estructura alrededor del “cuello” de las vesículas que resaltan hacia adentro de la membrana celular. Aunque los estudios anteriores hayan mostrado que el dynamin y la actinia fueron asociados a uno a en muchas estructuras celulares, cómo trabajan juntos ha seguido habiendo un misterio por dos décadas.

Usando las células musculares de la mosca del vinagre como sistema modelo, Chen y sus personas comenzaron observando la fusión de la célula muscular en embriones genético dirigida para no hacer ningún dynamin funcional. Encontraron eso sin la función del dynamin, no sólo podrían estas células combinarse no más, ellos también no podrían formar las proyecciones normales, sugiriendo que el dynamin desempeña un papel dominante en este paso del proceso.

Los investigadores entonces utilizaron microscopia para hechar una ojeada a una mirada más atenta cómo obraron recíprocamente las proteínas purificadas del dynamin y de la actinia cuando fueron mezcladas en piezas iguales. Encontraron que los filamentos de la actinia aparecían ser ordenados en los manojos ligados en los intervalos regularmente espaciados por dynamin, estes último cuyo las formas una hélice cuando las moléculas múltiples del dynamin montan juntas. Asombrosamente, bastante que la hélice del dynamin que envuelve alrededor de los filamentos de la actinia, los filamentos atan al reborde exterior de la hélice, con cada hélice capturando hasta 16 filamentos.

Aunque este experimento muestre que el dynamin tiene la capacidad de capturar y de esperar filamentos múltiples de la actinia en manojos más fuertes, Chen dice, las hélices completo ocupadas del dynamin es inverosímil a pasado de largo en células, donde están abundantes las fuentes de energía suficientes que pueden hacer estas estructuras del dynamin disolver en unidades individuales. En efecto, cuando los investigadores agregaron fuentes de energía a la mezcla de la dynamin-actinia, las hélices del dynamin vinieron aparte, pero no en una moda sincronizada. Mientras que las hélices completo montadas se rompieron aparte, otras permanecían - guardando los manojos de la actinia juntos mientras que permitían que los nuevos filamentos emanen de las áreas desatadas por dynamin. Un proceso tan dinámico lleva final a la formación de manojos paralelos interconectados múltiplo de la actinia, por lo tanto más lejos aumentando la fuerza mecánica de la red de la actinia, dice a Chen. Los experimentos en células mostraron que la actinia dinámica que liaba proceso era crítica para que las células formen proyecciones y fundan con otras células.

Aunque Chen y sus colegas utilizaran las células musculares como su sistema modelo, Chen observa que la interacción entre la actinia y el dynamin que descubrieron aquí podría hacer a una parte fundamental en otros tipos de fusión de célula, por ejemplo entre las células del hueso-resorbing o entre las células inmunes. Los defectos en este proceso podrían también ser responsables de algunos desordenes raros tales como myopathy centronuclear, una condición en la cual las células musculares forman las fibras que son demasiado pequeñas. La investigación anterior ha mostrado que las mutaciones genéticas múltiples en dynamin pueden causar esta enfermedad.

Estamos interesados en observar cómo las mutaciones humanas están cegando el proceso de la fusión, que podría llevar eventual a las maneras nuevas de intervenir y de ayudar a estos pacientes.”

Elizabeth Chen, Ph.D., profesor en los departamentos de la biología molecular y de la biología celular en el centro médico al sudoeste de UT