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Como comen las células de nuestro cuerpo?

las células

Créditos de las imagenes: Technion press room.

Investigadores de Israel han descifrado la acción de la dinamina.

Se trata de un proceso que permite que la célula internalice los nutrientes. El artículo fue publicado recientemente en las Actas de la Academia Nacional de Ciencias (PNAS).

Las células biológicas, al igual que todo el organismo, no pueden vivir sin comer.

Como no tienen boca, las células desarrollaron una técnica inteligente para la ingesta de moléculas de carga en la célula, conocida como endocitosis.

En el proceso de endocitosis, la membrana celular forma una protuberancia que se desarrolla y sobresale hacia adentro.

Al final del proceso, se forma una capa de membrana separada, llamada vesícula, dentro de la célula, en la que los nutrientes quedan atrapados.

Para completar este proceso, es necesario cortar el cuello de la vesícula en ciernes y separarlo de la membrana celular.

Un factor central en este acto de separación es una proteína llamada dinamina.

Entonces, como comen las células de nuestro cuerpo?

Las moléculas de dinina forman una cadena que se aprieta alrededor del cuello de la membrana de la yema y la corta, liberando así la vesícula dentro de las células.

El problema es que este proceso interno es muy difícil de investigar y, aunque se ha estudiado ampliamente, la mecánica del proceso aún no está clara.

Por eso es tan importante el logro del profesor Tom Shemesh y sus estudiantes postdoctorales.

El modelo que propuso el trío fue verificado experimentalmente por investigadores de la Universidad de Ginebra utilizando un microscopio de fuerza atómica (AFM).

El Prof. Shemesh es físico de formación. Como resultado, aborda el estudio de la biología centrándose en la física y la mecánica de los procesos biológicos.

El investigador postdoctoral Dr. Avihay Kadosh, tomó un camino similar desde la física a la biología.

“La dinámica compleja de la célula tiene muchos aspectos del procesamiento de la información. Esta perspectiva de la biología centrada en la información es atractiva para los teóricos, y es sin duda un enfoque muy relevante y prometedor”, explicó Shemesh.

“Pero nos centramos más bien en los aspectos mecánicos de los procesos celulares. Este fue nuestro enfoque para estudiar la estructura helicoidal de las cadenas de dinina en este caso”.

Una hélice es un motivo recurrente en la estructura de las células vivas. Desde la renombrada doble hélice de la molécula de ADN, el dramático descubrimiento de Francis Crick, James Watson y Maurice Wilkins en 1953, hasta las características internas de muchas proteínas y las grandes super-estructuras del esqueleto celular.

Por lo tanto, dicen los investigadores, se puede concluir que esta es una estructura que proviene de principios básicos, compartidos por muchos sistemas.

La física detrás de las células de nuestro cuerpo?

 
Las cadenas de dinamina que forman parte del proceso de endocitosis también tienen forma helicoidal, y el descubrimiento realizado por los investigadores del Technion se relaciona con la inclinación de la hélice en su punto de contacto con la membrana celular.

“De hecho, desarrollamos un modelo físico que relaciona la forma de la cadena de proteínas con las fuerzas mecánicas que se desarrollan en la estructura”, dijo Shemesh.

“Este modelo mostró que la forma y la estabilidad de la cadena de dinamina están determinadas en gran medida por el ángulo de inserción de partes de la proteína de dinina en la membrana celular.

Usando el modelo, también pudimos proporcionar una explicación para un rompecabezas de larga data. A saber ¿por qué se rompen las cadenas de dinamina durante el proceso de remodelación de la membrana?

Encontramos que un cambio en el ángulo de inserción conduce a un desmontaje parcial de la cadena”.

Tras los hallazgos, los investigadores han presentado un nuevo objeto geométrico: la hélice inclinada.

“Muchas geometrías clásicas, como hélices, helicoides y catenoides, han sido predecidas y encontradas en sistemas subcelulares en el pasado. Cabe destacar que, en este caso, sucedió lo contrario. La caracterización de la hélice inclinada fue motivada por la biología subyacente”.

Los investigadores descubrieron que el ángulo en el cual la proteína de la dinamina está incrustada en la membrana es fundamental para el éxito de la misión. Es decir, la tarea de cortar el cuello de la membrana y romper la cadena de dinamina para liberar el alimento dentro de la célula.

Aunque el estudio se centró en las moléculas de dinina, los investigadores creen que las consideraciones que llevaron al modelo de hélice inclinada son “universales” y que su comprensión conducirá a la explicación de otros fenómenos de las interacciones proteína-membrana en la célula.

 

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