El agarre mecánico de las células a los tejidos

Dibujo20160427 Roca-Cusachs model molecular clutch - nature ncb3350-f1

Muchas células están adheridas a los tejidos circundantes mediante un sistema biomecánico a escala molecular. Pere Roca-Cusachs (Instituto de Bioingeniería de Cataluña) y varios colegas han desarrollado un nuevo modelo biomecánico del mecanismo molecular de dicho proceso. El modelo matemático ha sido validado usando experimentos de laboratorio.

Las fuerzas entre células y con la matriz extracelular (ECM) están medidas por las glicoproteínas llamadas integrinas. Gracias proteínas llamadas talinas (agarre elástico o soft) y a las vinculinas (agarre rígido o stiff), las proteínas globulares llamadas actinas, que forman los microfilamentos del citoesqueleto, se conectan con ciertos receptores de las integrinas para controlar la adherencia mecánica con la ECM.

El modelo se ha publicado en Alberto Elosegui-Artola, Roger Oria, […] Pere Roca-Cusachs, «Mechanical regulation of a molecular clutch defines force transmission and transduction in response to matrix rigidity,» Nature Cell Biology 18: 540–548 (11 Apr 2016), doi: 10.1038/ncb3336; el modelo matemático ya fue descrito en Alberto Elosegui-Artola, Elsa Bazellières, […] Pere Roca-Cusachs, «Rigidity sensing and adaptation through regulation of integrin types,» Nature Materials 13: 631–637 (04 May 2014), doi: 10.1038/nmat3960. Más información en Vinay Swaminathan, Clare M. Waterman, «The molecular clutch model for mechanotransduction evolves,» Nature Cell Biology 18: 459–461 (27 Apr 2016), doi: 10.1038/ncb3350.

Dibujo20160427 soft stiff ecm Roca-Cusachs model molecular clutch - nature ncb3350-f1

La fuente de las fuerzas de agarre es la polimerización de la actina. En el modelo matemático el agarre se modela mediante muelles de tipo Hooke. Se han observado dos regímenes diferentes, la adherencia elástica (soft, o non-stiff), parte de arriba de la figura, y la rígida (stiff), parte de abajo de la figura. El mecanismo molecular de adherencia en ambos casos es diferente, como ilustra esta figura.

Lo bonito de este tipo de estudios biomecánicos a escala molecular es que usan modelos físico-matemáticos sencillos que pueden ser incorporados en los cursos de mecánica de las titulaciones de Física e Ingeniería. Animo a los profesores interesados a profundizar en estos trabajos (de los que me hago eco, en parte, porque los autores son españoles).



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Por Francisco R. Villatoro
Publicado el ⌚ 27 abril, 2016
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