Un mecanismo que permite a las células sentir la curvatura de los tejidos que las rodean.

Las células de su cuerpo no pueden ver, pero pueden sentir su circunferencia y forma. Los científicos de la Universidad de Mons y el Instituto de Ciencia y Tecnología (IST) en Austria han demostrado, a través de experimentos y teoría, cómo las células pueden sentir la curvatura de los tejidos que las rodean y cómo esto afecta su funcionamiento interno. El estudio fue publicado en Física de la naturaleza.

Las superficies curvas se encuentran en todas partes en los tejidos biológicos. Proporcionan, por ejemplo, el aumento de la superficie necesaria para la absorción de nutrientes en los intestinos o para el intercambio de gases en los pulmones. Cada vez hay más pruebas que indican que las células pueden detectar si se encuentran en entornos planos o curvos. La curvatura 3D puede afectar muchos procesos, como el movimiento celular, el desarrollo de células madre e incluso la progresión de la enfermedad. Sin embargo, los mecanismos básicos por los cuales las células perciben la flexión y cómo finalmente dictan su comportamiento son menos claros.

Ahora, estudia en Física de la naturaleza Dirigido por un Ph.D. La estudiante Marine Luciano y el profesor Sylvain Gabriel de la Universidad de Mons en Bélgica, en colaboración con los postdoctorados Shi Li Xue y el profesor Edward Hannezo en IST Austria, revelan algunos de los nuevos hallazgos. Los investigadores han encontrado mecanismos que regulan el comportamiento de las células en función de la curvatura cambiante del entorno.

El equipo de Gabriel reprodujo los patrones de plegamiento observados en los tejidos vivos de una manera altamente controlada mediante el desarrollo de un método para hacer crecer las células en superficies curvas utilizando hidrogeles suaves, geles hechos de moléculas largas que atrapan el agua entre ellos. Esto fue importante porque los efectos de flexión en tejidos vivos complejos son muy difíciles de observar con claridad. Tienen muchos bucles de retroalimentación según su forma particular, lo que dificulta la distinción entre causa y efecto. Estas superficies especialmente construidas contienen valles y montañas con tamaños de cien a diez milímetros. Los experimentos han demostrado que las células que crecen en estas superficies tienden a esparcirse con moderación sobre las montañas y a congregarse en los valles.

En IST Austria, Xue y Hannezo desarrollaron un modelo teórico clave que explica la distribución empírica de las células en las superficies. Utilizaron el principio físico simple para reducir la energía. Su modelo celular está inspirado en la física de la espuma y permite comprender cómo la curvatura controla la distribución de las células en superficie De ahí también su forma y densidad en un área. Ya se sabía que las células podían sentir la densidad de otras células a su alrededor y que esto controlaba su maquinaria bioquímica. Por lo tanto, productos bioquímicos como las proteínas asociadas a Yes (YAP), marcadores clave de la raíz células– Afectado por la curvatura a través de la detección de densidad.

Este estudio determina cómo curvatura La detección afecta a múltiples vías en el desarrollo celular. Este tipo de estudio interdisciplinario que involucra química física, biología celular y física teórica nuevamente arroja luz sobre un mecanismo celular que no se comprende bien hasta ahora.