Así incitan los núcleos de las células a escapar de los espacios abarrotados

Investigadores del Centro de Regulación Genómica (CRG) y el Instituto de Ciencias Fotónicas (ICFO) revelan cómo apretar una célula hasta el punto de que su núcleo comience a estirarse desencadena la activación de proteínas motoras que, a su vez, transforman su citoesqueleto para que pueda huir de un entorno abarrotado.

Cada célula tiene un núcleo y cada núcleo posee una membrana que separa los cromosomas del resto de la célula. En estado de reposo, dicha membrana nuclear está flácida. Ahora, los expertos han descubierto que comprimiendo la membrana nuclear se alisa las arrugas de su superficie, lo que desencadena una serie de eventos que transforman el citoesqueleto y, finalmente, ayudan a la célula a escapar de ese espacio saturado.

“Es un cambio de paradigma en el que el núcleo en sí no es simplemente un contenedor estático de material genético, sino más bien un sensor dinámico que las células pueden usar para dar sentido al entorno que las rodea”, explica Valeria Venturini, estudiante de doctorado con afiliación en el ICFO y el CRG.

Es la primera vez que se ha podido explicar cómo las células individuales miden y responden a la deformación aguda de su forma. La reacción se activa en menos de un minuto y se invierte cuando las células han escapado del entorno lleno

“La intensidad del estiramiento nuclear predije la intensidad de la respuesta, arrojando nueva luz sobre esta reacción de ‘lucha o huida’ en una sola célula. Que las células tengan la capacidad para detectar deformaciones y reaccionar en consecuencia puede tener implicaciones importantes en procesos como el cáncer y la homeostasis de tejidos”, añade.

Es la primera vez que se ha podido explicar cómo las células individuales miden y responden a la deformación aguda de la forma, una amenaza real para su supervivencia. Así, el reflejo –estudiado en células primarias del embrión de pez cebra– se activa en menos de un minuto y se invierte cuando las células han escapado de su entorno lleno.

“Todos estamos familiarizados con los sentidos tradicionales de la vista, el oído, el olfato, el gusto y el tacto, pero también dependemos de un ‘sexto sentido’ menos conocido, la propiocepción, que es nuestra capacidad para percibir cambios en la postura y el movimiento de nuestro cuerpo”, apunta Verena Ruprecht, investigadora principal del Centro de Regulación Genómica (CRG) y última autora del estudio.

“Es relevante que este sentido también exista en una sola célula. Aquí mostramos por primera vez que el núcleo ayuda a las células a medir los cambios en su forma y ajustar su comportamiento a los desafíos mecánicos en nichos de tejido variables”, apunta.

Un reflejo conservado en todas las especies

Un estudio complementario publicado en la misma edición de Science por investigadores del Institut Curie (Francia), ETH Zurich (Suiza), King's College London (Reino Unido) y Children's Cancer Research Institute Vienna (Austria) identifica el mismo reflejo en el sistema inmunitario y las células cancerosas, lo que sugiere que se conserva en todas las especies y en la edad adulta.

El cuerpo humano está compuesto por billones de células que igualmente requieren múltiples sensaciones para cumplir su función en tejidos específicos. Desde la perspectiva de una sola célula, su entorno es un lugar abarrotado con muchos tipos de limitaciones físicas y fuerzas mecánicas.

Estas condiciones inducen cambios en la forma celular que pueden amenazar la integridad de un tejido. Las células necesitan responder a estos desafíos físicos durante el desarrollo embrionario y en la edad adulta, pero cómo miden su propia forma y adaptan su comportamiento a su entorno era hasta ahora una incógnita.

Referencia:

Valeria Venturini, Fabio Pezzano, Frederic Català Castro, Hanna-Maria Häkkinen, Senda Jiménez-Delgado, Mariona Colomer-Rosell, Monica Marro, Queralt Tolosa-Ramon,Sonia Paz-López, Miguel A. Valverde, Julian Weghuber, Pablo Loza-Alvarez, Michael Krieg,Stefan Wieser, Verena Ruprecht. ‘The nucleus measures shape changes for cellularproprioception to control dynamic cell behavior’. Science, 15 de octubre de 2020.