Investigadores estudian las propiedades especiales de las estructuras de las proteínas

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Las células que componen nuestro cuerpo están constantemente expuestas a una amplia variedad de tensiones mecánicas. Por ejemplo, el corazón y los pulmones deben resistir la expansión y la contracción durante toda la vida, nuestra piel debe ser lo más resistente posible al desgarro mientras conserva su elasticidad, y las células inmunes son muy suaves para que puedan moverse por el cuerpo. Las estructuras proteicas especiales, conocidas como «filamentos intermedios», juegan un papel importante en estas características. Investigadores de la Universidad de Göttingen han logrado por primera vez medir con precisión qué efectos físicos determinan las propiedades de los filamentos individuales y qué características específicas ocurren solo a través de la interacción de muchos filamentos en redes. Los resultados fueron publicados en PNAS.

Uno de los sistemas más importantes que utilizan las células para asegurar su estabilidad, elasticidad y resistencia al estrés mecánico es el citoesqueleto: una intrincada red de proteínas y filamentos, formada principalmente por tres tipos de estructuras proteicas filiformes, cada una de las cuales tiene diferentes funciones y propiedades. . Los filamentos intermedios pertenecen a este grupo de estructuras proteicas. Estos filamentos forman redes que pueden ser sometidas a una fuerza tremenda sin dañarse: son los amortiguadores de las células. Al mismo tiempo, estos filamentos intermedios pueden actuar como un cordón interno en caso de una fuerte deformación y esto puede evitar que la celda se rompa.

Para estudiar estas propiedades, el equipo de Göttingen creó redes artificiales de filamentos intermedios en el laboratorio y utilizó el movimiento de pequeñas esferas incrustadas para estudiar cómo se comporta toda la red. De hecho, en las redes se producen efectos de superposición: el comportamiento de estiramiento de los filamentos individuales; y la fuerza y ​​frecuencia con la que interactúan los filamentos en los puntos donde se cruzan (intersecciones). Por esta razón, los investigadores estudiaron estos aspectos por separado estirando primero las hebras individuales para determinar las fuerzas requeridas para el estiramiento. Luego pusieron dos de los hilos en contacto entre sí en un patrón entrecruzado y atravesaron la intersección moviendo uno de los hilos. Al disponer los filamentos como si fueran un «violín microscópico», pudieron determinar la fuerza y ​​frecuencia exactas con las que los filamentos se unen. También pudieron replicar estos resultados con simulaciones por computadora. Además, el equipo observó que las redes se transforman durante un período de tiempo inesperadamente largo y «envejecen» lentamente en el transcurso de una semana a medida que los hilos se alargan o se unen para formar paquetes.

«Todas estas observaciones se suman a nuestra comprensión de cómo nuestras células logran ser tan increíblemente robustas pero flexibles», explica la autora principal, Anna Schepers, del Instituto de Física de Rayos X de la Universidad de Gotinga. «Además, una imagen más clara de los filamentos intermedios nos ayuda a comprender cómo y por qué cambian las propiedades mecánicas de las células, por ejemplo, durante la cicatrización de heridas o en las células cancerosas metastásicas», añade la investigadora principal, la profesora Sarah Köster.

Fuente de la historia:

Materiales proporcionados por Universidad de Göttingen. Nota: El contenido se puede cambiar por estilo y longitud.

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