Las células pueden percibir su entorno usando estructuras similares a dedos

Las células tienen proyecciones que se parecen a dedos y que usan para percibir su entorno. Con ellas pueden detectar el ambiente químico en que se encuentran e incluso “sentirlo” con sensores ultrasensitivos. Un estudio del Instituto Niels Bohr de Dinamarca ha demostrado cómo estas estructuras pueden extenderse, contraerse y hacer movimientos dinámicos.  

La interacción celular y la comunicación de las células con su entorno resultan fundamentales en muchos procesos biológicos.
 
Para sentir su entorno, las células utilizan estructuras en forma de dedos que en realidad son protuberancias tubulares de la membrana celular. Estos tubos se llaman filopodios y pueden trasladar mensajes a la célula sobre el entorno químico o físico en que esta se encuentra.
 
Por ejemplo, las células usan los filopodios para posibilitar el adecuado desarrollo de los embriones o el crecimiento de las células nerviosas; o cuando las células deben migrar hacia bacterias patógenas para eliminarlas.
 
Los filopodios , además, son estructuras muy dinámicas, y pueden alargarse y contraerse de forma activa y doblarse en todas las direcciones.
 
Análisis detallado
 
Ahora, en una investigación realizada en el Instituto Niels Bohr de la Universidad de Copenhague se han analizado a fondo estas estructuras, para intentar comprender mejor su funcionamiento.
 
La investigadores analizaron las propiedades físicas de los filopodios utilizando un microscopio con el que se puede influir, mediante luz láser altamente enfocada, en células vivas, al tiempo que se las observa, se las mide y se siguen sus movimientos.
 
Con el fin de seguir mejor dichos movimientos, los investigadores colocaron una pequeña bola de plástico en la punta de los filopodios y, mediante  detectores de fuerza ultrasensibles, lograron medir la actividad dinámica  individual de estos.
 
Además de estas mediciones de fuerza, el "esqueleto" interno de los filopodios, formado por filamentos de actina entrecruzados y responsable del movimiento de estas estructuras, fue marcado con marcadores fluorescentes para controlar dicho movimiento bajo el microscopio.

Descubierto un nuevo mecanismo

"En el experimento, agarramos la bola situada en el extremo de la antena de los filopodios y tiramos de ella con la fuerza ultrasensible del microscopio durante hasta 20 minutos. Pudimos medir que las células se echaban hacia atrás con una fuerza de 1 a 100 piconewtons; el equivalente a la gravedad de un glóbulo rojo individual”,  explica el científico Poul Martin Bendix, uno de los autores de la investigación, en un comunicado del Instituto Niels Bohr.

“Además, el estudio reveló un nuevo mecanismo que los filopodios usan para moverse.  Observamos que la actina de su interior exhibía marcados movimientos de torsión y, cuando el filopodio retrocedía, formó pliegues espirales, del mismo modo cuando giramos una cinta elástica que agarramos por sus dos extremos”, continúa diciendo Martin Bendix.

Estos pliegues espirales fueron filmados con microscopía de fluorescencia, a la vez que se medía la contracción. El mecanismo de rotación que formó la espiral en la estructura de actina es importante para que los filopodios puedan explorar su entorno mediante movimientos giratorios.

"Estos resultados muestran un nuevo mecanismo sorprendente. La rotación se convierte en una característica mecánica que permite a la célula interactuar con las células vecinas", afirma Martin Bendix.

La forma espira de los filopodios se había predicho anteriormente mediante cálculos. El presente estudio demuestra “que la combinación de “cálculos teóricos y experimentos funciona bien para el estudio de los mecanismos biológicos", concluye el científico.

Referencia bibliográfica:

Natascha Leijnse, Lene B. Oddershede, Poul M. Bendix. Helical buckling of actin inside filopodia generates traction. PNAS (2014). DOI: 10.1073/pnas.1411761112.