"Materiales de alta tecnología procedentes de la naturaleza
Un equipo de investigadores descubre sorprendentes propiedades del citoesqueleto
La mayoría de las células biológicas tienen un lugar fijo en un organismo. Sin embargo, las células pueden volverse móviles y desplazarse por el cuerpo. Esto ocurre, por ejemplo, durante la cicatrización de heridas o cuando las células tumorales se dividen sin control y migran por el cuerpo. Las células móviles y estacionarias difieren en varios aspectos, entre ellos su citoesqueleto. Esta estructura de filamentos proteicos hace que las células sean estables, extensibles y resistentes a fuerzas externas. En este contexto, los "filamentos intermedios" desempeñan un papel importante. Curiosamente, existen dos tipos distintos de filamentos intermedios en las células móviles y estacionarias. Investigadores de la Universidad de Gotinga y la ETH de Zúrich han logrado medir y describir con precisión las propiedades mecánicas de ambos filamentos. En el proceso, descubrieron paralelismos con materiales no biológicos. Los resultados se han publicado en Matter.
Imágenes microscópicas de células biológicas: arriba a la derecha (verde) - filamentos intermedios de vimentina en fibroblastos; abajo a la izquierda (rojo) - filamentos intermedios de queratina en células epiteliales. Escala: 10 µm.
top right (green): Ulrike Rölleke. bottom left (red): Ruth Meyer
Sarah Köster (izquierda) y Charlotta Lorenz (derecha) en el laboratorio. En primer plano puede verse el instrumento en el que se realizaron los experimentos (la "trampa óptica").
Anna Blob
Los científicos utilizaron pinzas ópticas para investigar cómo se comportan los filamentos bajo tensión. Fijaron los extremos de los filamentos a diminutas perlas de plástico, que luego movieron de forma controlada con ayuda de un rayo láser. De este modo se estiraron los dos tipos diferentes de filamentos, conocidos como vimentina y queratina. Los investigadores averiguaron qué fuerzas eran necesarias para el estiramiento y cómo se comportaban los distintos filamentos cuando se estiraban varias veces.
Sorprendentemente, los dos filamentos diferentes se comportan de forma opuesta cuando se estiran repetidamente: los filamentos de vimentina se ablandan y conservan su longitud, mientras que los de queratina se alargan y conservan su rigidez. Los resultados experimentales coinciden con las simulaciones por ordenador de las interacciones moleculares: en los filamentos de vimentina, los investigadores suponen que las estructuras se abren, de forma similar a los geles formados por varios componentes; en los filamentos de queratina, suponen que las estructuras se desplazan unas contra otras, como en los metales. Ambos mecanismos explican que las redes de filamentos intermedios del citoesqueleto puedan deformarse muy fuertemente sin sufrir daños. Sin embargo, este factor de protección se explica por principios físicos fundamentalmente distintos.
"Estos resultados amplían nuestra comprensión de por qué distintos tipos de células tienen propiedades mecánicas tan diferentes", explica la Dra. Charlotta Lorenz, primera autora del estudio. La profesora Sarah Köster, del Instituto de Física de Rayos X de la Universidad de Gotinga y responsable del estudio, añade: "Podemos aprender de la naturaleza y pensar en el diseño de materiales nuevos, sostenibles y transformables cuyas propiedades puedan elegirse o diseñarse para que se ajusten exactamente a los requisitos".
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 Inglés se puede encontrar aquí.
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