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 .
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]
En primer lugar, el redondeo de las células mitóticas en combinación con el mantenimiento de las uniones apicales entre células parece ser necesario para la correcta alineación del huso mitótico , de modo que las células hijas se dividan paralelamente al plano del tejido, compartiendo así la superficie apical para mantener la homeostasis del tejido. [3] [4] [5] Si no se logra esto, se puede producir una localización errónea de una célula hija en la región basal de la capa de tejido y su eliminación mediante muerte celular apoptótica . [5]
En segundo lugar, se ha propuesto que el redondeo mitótico influye en los eventos morfológicos durante el desarrollo del tejido. Los ejemplos incluyen la invaginación epitelial de la placoda traqueal de Drosophila melanogaster [6] y la forma anisotrópica y el crecimiento de la luz del oído interno en el pez cebra . [7]
En tercer lugar, se ha demostrado que el redondeo mitótico es importante para generar suficiente espacio y geometría adecuada para la función adecuada del huso mitótico, que es necesaria para una progresión oportuna y precisa a través de la mitosis. [2] [8] [9]
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
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enlaces externos
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"Colección electrónica ETH ETH: el mecanismo de redondeo mitótico: papel de la corteza de actomiosina - ETH". e-collection.library.ethz.ch . Consultado el 4 de julio de 2015 .
"Charla de dos minutos: redondeo de células mitóticas - YouTube". youtube.com . Consultado el 4 de julio de 2015 .