Amebas moviéndose por la acción de un campo eléctrico. Fuente: UC Davis.
Animales de todo tipo son capaces de sentir y reaccionar a los campos eléctricos, y las células humanas vivas se pueden mover con un campo eléctrico, por ejemplo, para la cicatrización de heridas. Ahora, un equipo dirigido por Min Zhao, el Instituto de Curas Regenerativas de la Universidad de California en Davis (EE.UU.), ha encontrado el primer "mecanismo sensor" real que permite a una célula viva detectar un campo eléctrico. El trabajo se publica en la revista Nature Communications.
"Creemos que hay varios tipos de mecanismos de detección, y ninguno de ellos se conoce. Ahora proporcionamos evidencia experimental para sugerir uno que no se ha planteado antes, un mecanismo de detección de dos moléculas ", dice Zhao en la web de la universidad.
Zhao y sus colegas han estado estudiando estos "sentidos eléctricos" en las células de dos animales grandes (células de la piel de peces, líneas celulares humanas) y en la ameba Dictyostelium, que vive en el suelo. Previamente identificaron algunos de los genes y proteínas que permiten a la ameba moverse en una dirección determinada cuando se expone a un campo eléctrico.
En el nuevo trabajo, llevado a cabo en una línea celular humana, encontraron que dos elementos, una proteína llamada Kir4.2 (producida por el gen KCNJ15) y moléculas dentro de las células, llamadas poliaminas, eran necesarias para que la señalización se produzca.
Kir4.2 es un canal de potasio -que forma un poro a través de la membrana celular que permite a los iones de potasio entrar en la célula-. Tales canales iónicos están a menudo involucrados en la transmisión de señales a las células. Las poliaminas son moléculas dentro de la célula que llevan una carga positiva.
"Creemos que hay varios tipos de mecanismos de detección, y ninguno de ellos se conoce. Ahora proporcionamos evidencia experimental para sugerir uno que no se ha planteado antes, un mecanismo de detección de dos moléculas ", dice Zhao en la web de la universidad.
Zhao y sus colegas han estado estudiando estos "sentidos eléctricos" en las células de dos animales grandes (células de la piel de peces, líneas celulares humanas) y en la ameba Dictyostelium, que vive en el suelo. Previamente identificaron algunos de los genes y proteínas que permiten a la ameba moverse en una dirección determinada cuando se expone a un campo eléctrico.
En el nuevo trabajo, llevado a cabo en una línea celular humana, encontraron que dos elementos, una proteína llamada Kir4.2 (producida por el gen KCNJ15) y moléculas dentro de las células, llamadas poliaminas, eran necesarias para que la señalización se produzca.
Kir4.2 es un canal de potasio -que forma un poro a través de la membrana celular que permite a los iones de potasio entrar en la célula-. Tales canales iónicos están a menudo involucrados en la transmisión de señales a las células. Las poliaminas son moléculas dentro de la célula que llevan una carga positiva.
Electrodo negativo
Zhao y sus colegas encontraron que cuando las células estaban en un campo eléctrico, las poliaminas cargadas positivamente tienden a acumularse en el lado de la célula cercano al electrodo negativo. Las poliaminas se unen al canal de potasio Kir4.2, y regulan su actividad.
El investigador advierte de que aún no tienen evidencia definitiva de cómo la "conmutación" del canal de potasio por parte de las poliaminas se traduce en movimiento direccional de la célula.
En el trabajo han participado miembros de los departamentos de Dermatología, Oftalmología, Farmacología, Bioquímica y Medicina Molecular de la universidad, así como la Escuela de Medicina Veterinaria; la Universidad de Zhejiang (Hanzhou, China); y el Instituto de Biotecnología Molecular de la Academia de Ciencias de Austria (Viena).
Min Zhao, cuando estaba en la Universidad de Aberdeen (Escocia), dirigió un equipo que consiguió, aplicando señales eléctricas a las heridas, controlar el proceso natural de curación de las células. Comprobaron que, aumentando la potencia de los iones, se incrementa el flujo de corriente eléctrica en las heridas, lo que produce una aceleración del proceso de curación porque acuden más células a la “llamada” de las señales eléctricas.
Zhao y sus colegas encontraron que cuando las células estaban en un campo eléctrico, las poliaminas cargadas positivamente tienden a acumularse en el lado de la célula cercano al electrodo negativo. Las poliaminas se unen al canal de potasio Kir4.2, y regulan su actividad.
El investigador advierte de que aún no tienen evidencia definitiva de cómo la "conmutación" del canal de potasio por parte de las poliaminas se traduce en movimiento direccional de la célula.
En el trabajo han participado miembros de los departamentos de Dermatología, Oftalmología, Farmacología, Bioquímica y Medicina Molecular de la universidad, así como la Escuela de Medicina Veterinaria; la Universidad de Zhejiang (Hanzhou, China); y el Instituto de Biotecnología Molecular de la Academia de Ciencias de Austria (Viena).
Min Zhao, cuando estaba en la Universidad de Aberdeen (Escocia), dirigió un equipo que consiguió, aplicando señales eléctricas a las heridas, controlar el proceso natural de curación de las células. Comprobaron que, aumentando la potencia de los iones, se incrementa el flujo de corriente eléctrica en las heridas, lo que produce una aceleración del proceso de curación porque acuden más células a la “llamada” de las señales eléctricas.
Referencia bibliográfica:
Ken-ichi Nakajima, Kan Zhu, Yao-Hui Sun, Bence Hegyi, Qunli Zeng, Christopher J. Murphy, J. Victor Small, Ye Chen-Izu, Yoshihiro Izumiya, Josef M. Penninger, Min Zhao: KCNJ15/Kir4.2 couples with polyamines to sense weak extracellular electric fields in galvanotaxis. Nature Communications (2015). DOI: 10.1038/ncomms9532.
Ken-ichi Nakajima, Kan Zhu, Yao-Hui Sun, Bence Hegyi, Qunli Zeng, Christopher J. Murphy, J. Victor Small, Ye Chen-Izu, Yoshihiro Izumiya, Josef M. Penninger, Min Zhao: KCNJ15/Kir4.2 couples with polyamines to sense weak extracellular electric fields in galvanotaxis. Nature Communications (2015). DOI: 10.1038/ncomms9532.