Cómo las células encuentran los socios adecuados
Investigadores de la Universidad de Friburgo descubren que la afinidad entre células puede controlar complejos procesos de desarrollo
Durante el crecimiento y el desarrollo de los organismos vivos, diferentes tipos de células deben entrar en contacto entre sí para formar juntos tejidos y órganos. Un pequeño equipo dirigido por la Prof. Dra. Anne Classen del Cluster de Excelencia CIBSS - Centro de Estudios de Señalización Biológica Integrativa de la Universidad de Friburgo ha descubierto ahora que los complejos cambios de forma durante el desarrollo están controlados exclusivamente por la afinidad de las células entre sí. Los investigadores estudiaron las cámaras de huevos de la mosca de la fruta(Drosophila melanogaster) y combinaron métodos genéticos con modelos matemáticos. El estudio se ha publicado en la revista Nature Communications.
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Procesos organizativos complejos en la cámara de huevos
"Queríamos averiguar cómo los distintos tipos de células se organizan entre sí para formar unidades funcionales", explica la Dra. Vanessa Weichselberger, primera autora del estudio y miembro del laboratorio de Classen, resumiendo el objetivo de sus investigaciones. "La cámara del óvulo es un buen ejemplo de ello, porque en ella tienen que confluir diferentes poblaciones celulares según su función". La cámara del óvulo es la estructura en la que el óvulo madura hasta que está listo para la fecundación. En la Drosophila, se asemeja a un pequeño balón de fútbol: en su interior, por un lado, se encuentra el óvulo en crecimiento y, por el otro, 15 células nodrizas que suministran nutrientes al óvulo. Para producir un óvulo, la célula huevo tiene que madurar, mientras que las células nodrizas acaban descomponiéndose.
Ambos procesos, la maduración del óvulo y la ruptura de las células nodrizas, dependen de una capa externa de células epiteliales. Para ello, las células epiteliales se dividen en grupos especializados que, debido a su función, deben estar en contacto con las células nodrizas o con el ovocito. Esta búsqueda de pareja entre las células internas y externas es un proceso complejo que tiene lugar mientras que, al mismo tiempo, las proporciones de tamaño en el interior cambian constantemente. "Hasta ahora se desconocía qué mecanismos pueden controlar de forma robusta un proceso tan dinámico", afirma Classen.
Eya controla la cohesión de las células
Los investigadores han observado que las células epiteliales, especializadas en la descomposición de las células nodrizas, se extienden y aplastan sobre ellas. Al hacerlo, forman una superficie de contacto especialmente grande con las células de abajo. "Esto podría explicarse por una mayor afinidad entre los dos tipos de células", explica Weichselberger. "Por lo tanto, planteamos la hipótesis de que la búsqueda de pareja podría explicarse por simples procesos mecánicos de atracción o repulsión". El aumento de la afinidad de una parte especializada de las células epiteliales con las células nodrizas conduciría entonces a que las células epiteliales restantes fueran desplazadas por las células nodrizas y entraran en contacto con el óvulo. Los investigadores descubrieron que Eya, una proteína que puede controlar la actividad de los genes, afecta al comportamiento de contacto entre las células epiteliales y las enfermeras. Si los investigadores aumentaban la concentración de Eya en las células epiteliales, aumentaban su área de contacto con las células nodrizas; si desactivaban Eya, el área de contacto se reducía al mínimo.
La afinidad de las células es crucial para el desarrollo
Para comprobar su hipótesis, los biólogos del desarrollo utilizaron la modelización matemática. Para ello, trabajaron con el Prof. Dr. Patrick Dondl de la Facultad de Matemáticas y Física de la Universidad de Friburgo. Dondl creó modelos informáticos en los que se pueden simular diferentes grados de afinidad mecánica entre las células. "Mediante la modelización matemática, pudimos demostrar que un cambio en la afinidad en función de los niveles de Eya es suficiente para controlar el complejo proceso de búsqueda de pareja", explica Weichselberger. "Esto significaba que podíamos usar a Eya como un tornillo de ajuste para controlar genéticamente la búsqueda de pareja".
"Extremadamente flexible y robusto"
Alterando genéticamente las concentraciones de Eya en las células epiteliales y simulando estos experimentos en paralelo en un ordenador, los investigadores pudieron comprobar si la afinidad regulada por Eya entre las células epiteliales y las células nodrizas es responsable de la búsqueda de pareja. Descubrieron que, manipulando únicamente a Eya, era posible controlar específicamente qué células epiteliales se extendían a las células nodrizas y qué células epiteliales entraban en contacto con el óvulo. Esto demostró que Eya, al regular la afinidad, es el principal regulador de la búsqueda de pareja entre las células epiteliales y las células nodrizas o el óvulo. Esto también sorprendió a Classen, que dirigió el estudio: "La afinidad específica es realmente suficiente como mecanismo para controlar procesos de desarrollo tan complejos. Y lo hace de forma extremadamente flexible y robusta, independientemente del volumen de la cámara de huevos".
Procesos similares en el hombre
Este mecanismo no es exclusivo de la cámara de huevos: El desarrollo de los espermatozoides en el macho de Drosophila también depende de Eya, que también controla aquí la afinidad entre las células espermáticas internas y las células epiteliales externas. No está claro si los resultados pueden transferirse también a otros animales o a los seres humanos. Pero la estructura y el desarrollo comparables de la cámara de los huevos en otras especies hacen que esto parezca posible.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Alemán se puede encontrar aquí.
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