En A) las gotas están en un entorno no viscoso, mientras que en B) la viscosidad es mayor. Fuente: Universidad Radbound.
Las bacterias son muy pequeñas, pero en ellas hay una enorme diversidad de diferentes moléculas, como ADN, ARNm y proteínas. Químicos de la Universidad de Radboud de Nimega (Países Bajos) y de otras universidades han mostrado ahora que las variaciones aleatorias o "ruido" de los procesos celulares se producen debido a una interacción entre la velocidad de la reacción y su entorno. Nature Nanotechnology ha publicado los resultados.
En una célula viva, muchos procesos se producen al mismo tiempo. Debido a eso, muchos componentes diferentes están presentes en pequeñas cantidades, lo que conduce inevitablemente a variaciones aleatorias en los procesos celulares que los químicos denominan "ruido". Hasta ahora, el origen exacto del ruido nunca había sido explicado completamente.
Maike Hansen, químico de la Universidad de Radboud y primer autor del artículo, explica en la nota de prensa de la universidad: "Para investigar el fenómeno del ruido, colocamos moléculas de ADN en cientos de pequeñas gotas de líquido del tamaño de picolitros." Todas las gotas tenían la misma composición exacta, lo que permitió a los investigadores investigarlas al mismo tiempo y mirar el ruido que se originó por las pequeñas variaciones entre ellas.
En una célula viva, muchos procesos se producen al mismo tiempo. Debido a eso, muchos componentes diferentes están presentes en pequeñas cantidades, lo que conduce inevitablemente a variaciones aleatorias en los procesos celulares que los químicos denominan "ruido". Hasta ahora, el origen exacto del ruido nunca había sido explicado completamente.
Maike Hansen, químico de la Universidad de Radboud y primer autor del artículo, explica en la nota de prensa de la universidad: "Para investigar el fenómeno del ruido, colocamos moléculas de ADN en cientos de pequeñas gotas de líquido del tamaño de picolitros." Todas las gotas tenían la misma composición exacta, lo que permitió a los investigadores investigarlas al mismo tiempo y mirar el ruido que se originó por las pequeñas variaciones entre ellas.
Viscosidad
"Hemos descubierto que a medida que la viscosidad o adherencia de las gotitas aumenta, el ruido en las células también aumenta", dice Hansen. "Más en detalle, nos enteramos de que en entornos viscosos, de los cuales son un ejemplo las células vivas, la movilidad de las macromoléculas producidas como las proteínas desciende. Debido a eso, las macromoléculas se producen más rápido de lo que pueden difundirse, lo que crea puntos conflictivos de reacciones locales. Estos puntos de acceso conducen a un aumento significativo del ruido, algo que confirmamos mediante simulaciones".
Cuando se le pregunta acerca de la importancia de este hallazgo, Hansen explica: "Queremos entender por qué las células son diferentes entre sí. Por ejemplo, ¿por qué pueden bacterias diferentes con la misma información básica en su ADN ser resistentes o no a los antibióticos? Estas diferencias pueden explicarse por las pequeñas variaciones que estamos midiendo".
Además, "nuestro objetivo es construir una célula sintética en el laboratorio algun día. Para lograr esto, tenemos que conocer todos los detalles acerca de las células y sus reacciones. Así que descubrir que la viscosidad es importante, es muy importante para nosotros".
"Hemos descubierto que a medida que la viscosidad o adherencia de las gotitas aumenta, el ruido en las células también aumenta", dice Hansen. "Más en detalle, nos enteramos de que en entornos viscosos, de los cuales son un ejemplo las células vivas, la movilidad de las macromoléculas producidas como las proteínas desciende. Debido a eso, las macromoléculas se producen más rápido de lo que pueden difundirse, lo que crea puntos conflictivos de reacciones locales. Estos puntos de acceso conducen a un aumento significativo del ruido, algo que confirmamos mediante simulaciones".
Cuando se le pregunta acerca de la importancia de este hallazgo, Hansen explica: "Queremos entender por qué las células son diferentes entre sí. Por ejemplo, ¿por qué pueden bacterias diferentes con la misma información básica en su ADN ser resistentes o no a los antibióticos? Estas diferencias pueden explicarse por las pequeñas variaciones que estamos midiendo".
Además, "nuestro objetivo es construir una célula sintética en el laboratorio algun día. Para lograr esto, tenemos que conocer todos los detalles acerca de las células y sus reacciones. Así que descubrir que la viscosidad es importante, es muy importante para nosotros".
Referencia bibliográfica:
Maike M. K. Hansen, Lenny H. H. Meijer, Evan Spruijt, Roel J. M. Maas, Marta Ventosa Roquelles, Joost Groen, Hans A. Heus, Wilhelm T. S. Huck: Macromolecular crowding develops heterogeneous environments of gene expression in picoliter droplets. Nature Nanotechnology (2015). doi:10.1038/nnano.2015.243.
Maike M. K. Hansen, Lenny H. H. Meijer, Evan Spruijt, Roel J. M. Maas, Marta Ventosa Roquelles, Joost Groen, Hans A. Heus, Wilhelm T. S. Huck: Macromolecular crowding develops heterogeneous environments of gene expression in picoliter droplets. Nature Nanotechnology (2015). doi:10.1038/nnano.2015.243.