Desubren un sistema de comunicación oculto en las células humanas
Las células tienen un sistema de comunicación que es independiente del ADN.
Las células se orientan de manera continua dentro de un medio que está en constante evolución, enfrentándose a situaciones y retos que cambian sin cesar. La interrogante es, ¿cómo logran estas células ajustarse con tanta prontitud a las variaciones del medio ambiente?
Una reciente investigación del Moffitt Cancer Center, que ha sido publicada en la revista iScience, ofrece una respuesta a este enigma, cuestionando lo que sabíamos sobre la información celular, que durante años se ha creído que dependía exclusivamente del ADN.
El ADN proporciona las instrucciones para que las células fabriquen proteínas y ejecuten funciones vitales. No obstante, el estudio liderado por Dipesh Niraula, doctor en Filosofía, y Robert Gatenby, doctor en Medicina, ha revelado la existencia de un mecanismo informativo no genético que funciona en paralelo al ADN, facilitando que las células recojan datos del ambiente y reaccionen con agilidad ante las alteraciones.
La investigación se enfocó en la función que desempeñan los gradientes iónicos a través de la membrana celular. Dichos gradientes, que son sostenidos por bombas especializadas, demandan una considerable cantidad de energía para crear potenciales eléctricos transmembrana que son cambiantes.
Los científicos sugieren que estos gradientes constituyen un vasto depósito de información que posibilita a las células supervisar de manera constante su entorno. Al recibir datos en cierta área de la membrana celular, estos interactúan con portales específicos en canales iónicos determinados, que se abren posteriormente, permitiendo el flujo de iones a lo largo de los gradientes ya existentes, estableciendo así un medio de comunicación. El movimiento de los iones inicia una serie de eventos en las proximidades de la membrana, lo que permite a la célula examinar y reaccionar con prontitud a la información recibida. Si los movimientos iónicos son intensos o se prolongan, pueden inducir la autoorganización de los microtúbulos y microfilamentos que componen el citoesqueleto (una estructura tridimensional compuesta por proteínas).
Modelo de dinámica de información intracelular. Crédito: D. Niraula et al.
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.
F edición MundoOculto.es
