Las células tienen un sistema de comunicación que es independiente del ADN.
Crédito: MysteryPlanet.com.ar.
Las células navegan constantemente en un entorno dinámico, enfrentando condiciones y desafíos en constante cambio. Pero, ¿cómo se adaptan rápidamente a estas fluctuaciones ambientales?
Un nuevo estudio del Moffitt Cancer Center, publicado en iScience, responde a esta pregunta desafiando nuestra comprensión de la información celular, que por décadas los científicos consideraron como totalmente dependiente del ADN.
El código genético instruye a las células sobre cómo construir proteínas y llevar a cabo funciones esenciales. Sin embargo, la investigación dirigida por Dipesh Niraula, Ph.D., y Robert Gatenby, M.D., descubrió un sistema de información no genómico que opera junto con el ADN, permitiendo a las células recopilar información del entorno y responder rápidamente a los cambios.
El estudio se centró en el papel de los gradientes de iones a través de la membrana celular. Estos gradientes, mantenidos por bombas especializadas, requieren un gran gasto de energía para generar potenciales eléctricos transmembrana variables.
Los investigadores proponen que los gradientes representan una enorme reserva de información que permite a las células monitorear su entorno continuamente. Cuando se recibe información en algún punto de la membrana celular, interactúa con compuertas especializadas en canales iónicos específicos, que luego se abren, permitiendo que esos iones fluyan a lo largo de los gradientes preexistentes para formar un canal de comunicación. Los flujos de iones desencadenan una cascada de eventos adyacentes a la membrana, permitiendo que la célula analice y responda rápidamente a la información. Cuando los flujos de iones son grandes o prolongados, pueden provocar el autoensamblaje de los microtúbulos y microfilamentos del citoesqueleto (un entramado tridimensional de proteínas).
Modelo de dinámica de información intracelular. Crédito: D. Niraula et al., iScience, 2024.
Normalmente, la red del citoesqueleto proporciona soporte mecánico a la célula y es responsable de la forma y el movimiento celular. No obstante, los investigadores de Moffitt observaron que las proteínas del citoesqueleto también son excelentes conductores de iones. Esto permite que el citoesqueleto actúe como una red de cableado intracelular altamente dinámica para transmitir información basada en iones desde la membrana a los orgánulos intracelulares —incluidas las mitocondrias, el retículo endoplasmático y el núcleo—.
Los investigadores sugieren que este sistema, que permite respuestas rápidas y locales a señales específicas, también puede generar respuestas regionales o globales coordinadas a cambios ambientales más grandes.
«Nuestra investigación revela la capacidad de las células para aprovechar los gradientes de iones transmembrana como un medio de comunicación, permitiéndoles sentir y responder a los cambios en su entorno rápidamente», dijo Niraula, científico de investigación aplicada en el Departamento de Aprendizaje Automático. «Esta intrincada red permite a las células tomar decisiones rápidas e informadas, críticas para su supervivencia y función».
Crédito: D. Niraula et al., iScience, 2024.
Los investigadores creen que este sistema de información no genómico es fundamental para formar y mantener tejido multicelular normal y sugieren que los flujos de iones bien descritos en las neuronas representan un ejemplo especializado de esta amplia red de información.
La interrupción de esta dinámica también puede ser un componente crítico del desarrollo del cáncer. Demostraron que su modelo era consistente con múltiples observaciones experimentales y destacaron varias predicciones comprobables derivadas de su modelo, con la esperanza de allanar el camino para futuros experimentos que validen su teoría y aclaren las complejidades de la toma de decisiones celulares.
«Este estudio desafía la suposición implícita en biología de que el genoma es la única fuente de información y que el núcleo actúa como una especie de procesador central. Presentamos una red de información completamente nueva que permite una adaptación rápida y una comunicación sofisticada necesaria para la supervivencia celular y probablemente profundamente involucrada en la señalización intercelular que permite el funcionamiento de organismos multicelulares», concluyó Gatenby, codirector del Centro de Excelencia para la Terapia Evolutiva en Moffitt.
Fuente: EurekAlert. Edición: MP.
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