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Redondeo de células mitóticas

La forma celular cambia en función de la fase mitótica . Se muestra un ejemplo de una célula HeLa cultivada sobre una superficie de vidrio. Para la visualización del ADN y la asignación de la fase mitótica , la célula expresa histona H2B - GFP para proporcionar un etiquetado fluorescente de los cromosomas . La luz transmitida ( DIC ), la fluorescencia ( GFP ) y las imágenes fusionadas se muestran cada 4 minutos a medida que la célula pasa de la fase G2 a través de la mitosis a la telofase / fase G1 .

El redondeo de las células mitóticas es un cambio de forma que se produce en la mayoría de las células animales que sufren mitosis . Las células abandonan la forma extendida o alargada característica de la interfase y se contraen adquiriendo una morfología esférica durante la mitosis. El fenómeno se observa tanto en cultivos artificiales in vitro como en tejidos que se forman naturalmente in vivo .

Observaciones tempranas

En 1935, uno de los primeros relatos publicados sobre el redondeo mitótico en tejido vivo describió el redondeo celular en el epitelio pseudoestratificado del tubo neural de los mamíferos . [1] Sauer notó que las células en mitosis se redondeaban hacia la superficie apical o luminal del epitelio columnar antes de dividirse y regresar a su morfología alargada .

Significado

Durante mucho tiempo no estuvo claro por qué las células se volvían redondas en la mitosis. Sin embargo , estudios recientes en los epitelios y la epidermis de varios organismos muestran que el redondeo de las células mitóticas podría cumplir varias funciones importantes. [2]

Por tanto, el redondeo de las células mitóticas participa en la organización y la homeostasis de los tejidos.

Mecanismos

Para comprender los mecanismos físicos de cómo las células se reúnen en la mitosis, los investigadores han realizado mediciones mecánicas con células cultivadas in vitro . Las fuerzas que impulsan el redondeo celular han sido caracterizadas recientemente por investigadores de los grupos de los profesores Tony Hyman y Daniel Muller , quienes utilizaron voladizos planos de microscopía de fuerza atómica para restringir las células mitóticas y medir la fuerza de respuesta. [10] [11] Más del 90% de las fuerzas son generadas por la actividad colectiva de los motores moleculares de miosina II en la corteza de actina. [10] [11] Como resultado, la tensión superficial y la rigidez efectiva de la corteza de actina aumentan como se ha observado consistentemente en las células mitóticas. [12] [13] [14] Esto a su vez produce un aumento en la presión hidrostática intracelular debido a la Ley de Laplace , que relaciona la tensión superficial de una interfaz de fluido con la presión diferencial sostenida a través de esa interfaz. [15] El aumento de la presión hidrostática es importante porque produce la fuerza hacia afuera necesaria para empujar y redondear contra objetos o impedimentos externos, como voladizos flexibles , [10] [11] gel blando [8] o micropilares [16] ( ejemplos in vitro ), o matriz extracelular circundante y células vecinas [7] ( ejemplos in vivo ). En las células HeLa in vitro , la fuerza generada por una célula mitótica medio deformada es del orden de 50 a 100 nanonewtons . [10] [11] Se ha medido que la presión hidrostática interna aumenta desde menos de 100 pascales en la interfase a 3 a 10 veces mayor que en la mitosis. [10] [11] [15]

En experimentos in vitro similares , se descubrió que las fuerzas umbral necesarias para prevenir la mitosis superan los 100 nN. [9] En el umbral de fuerzas, la célula sufre una pérdida de uniformidad de la actina F cortical, lo que amplifica aún más la susceptibilidad a la fuerza aplicada. Estos efectos potencian la distorsión de las dimensiones celulares y la posterior perturbación de la progresión mitótica a través de defectos del huso. [8] [9]

La liberación de adherencias focales estables es otro aspecto importante del redondeo mitótico. Las células que están genéticamente perturbadas para manifestar reguladores de adhesión constitutivamente activos son incapaces de remodelar adecuadamente sus adherencias focales y facilitar la generación de una corteza de actomiosina uniforme. [8] [17] En general, los eventos bioquímicos que gobiernan los cambios morfológicos y mecánicos en las células mitóticas son orquestados por el regulador maestro mitótico Cdk1 . [11] [18]

Además de los genes relacionados con la actomiosina, recientemente se han implicado varios genes patológicos en el redondeo de las células mitóticas. Estos incluyen DJ-1 /Park7 y FAM134A/RETREG2 asociados a la enfermedad de Parkinson . [19]


Referencias

  1. ^ Sauer, FC (octubre de 1935). "Mitosis en el tubo neural". Revista de Neurología Comparada . 62 (2): 377–405. doi :10.1002/cne.900620207. S2CID  84960254.
  2. ^ ab Cadart, Clotilde; Zlotek-Zlotkiewicz, Ewa; Le Berré, Mael; Piel, Matthieu; Matthews, Helen K (28 de abril de 2014). "Explorando la función de la forma y el tamaño de las células durante la mitosis". Célula del desarrollo . 29 (2): 159–169. doi : 10.1016/j.devcel.2014.04.009 . PMID  24780736.
  3. ^ Meyer, Emily J; Ikmi, Aissam; Gibson, Matthew C (22 de marzo de 2011). "La migración nuclear intercinética es una característica ampliamente conservada de la división celular en epitelios pseudoestratificados". Biología actual . 21 (6): 485–491. doi : 10.1016/j.cub.2011.02.002 . PMID  21376598.
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