Los nucléolos de las células humanas se comportan como gotitas

Células nerviosas de ratón con priones (en rojo)
NIAID, CC-BY - Archivo
Publicado 09/10/2018 7:50:31CET

   MADRID, 9 Oct. (EUROPA PRESS) -

   Un equipo de físicos ha ideado una estrategia novedosa que utiliza movimientos naturales dentro del núcleo de la célula humana para medir las propiedades físicas del núcleo y sus componentes. El método, que revela que los nucléolos humanos se comportan como gotitas líquidas, ofrece un nuevo medio potencial para tener información sobre las propiedades físicas de las células no saludables, como las relacionadas con la enfermedad de Alzheimer y la enfermedad de Parkinson.

   "Esta estrategia no invasiva para medir las propiedades de los materiales en los núcleos de células vivas puede proporcionar un conocimiento que es crucial para comprender el núcleo celular", explica Alexandra Zidovska, profesora asistente de Física en la Universidad de Nueva York, Estados Unidos, y autora principal de esta investigación, que se publica en el último número de 'Physical Review Letters'. "Creemos que un mayor desarrollo de este enfoque puede tener implicaciones potencialmente importantes tanto para el diagnóstico de la enfermedad como para la terapia", añade.

   Otros investigadores del estudio incluyeron a Christina Caragine, estudiante de doctorado de la Universidad de Nueva York, y Shannon Haley, estudiante de pregrado en la Facultad de Artes y Ciencias de la Universidad de Nueva York en el momento del trabajo y ahora estudiante de doctorado en la Universidad de California en Berkeley, Estados Unidos.

   Las propiedades materiales del núcleo celular y sus constituyentes son fundamentales para todos los procesos celulares, ya que afectan a los procesos biológicos más importantes, como la lectura de la información genética de la molécula de ADN, su transcripción al ARN y su traducción en proteínas.

   En particular, la viscosidad del nucleoplasma, o el espesor de la solución dentro del núcleo celular, influye en la rapidez y la distancia a la que pueden viajar las moléculas y los orgánulos dentro del núcleo. Los científicos creen que estas propiedades materiales cambian en varias enfermedades humanas. Sin embargo, medirlas ha sido un desafío de larga duración: los métodos anteriores se han basado en intervenciones que se ven obstaculizadas por la respuesta de una célula a ellas.

EL NUCLEOPLASMA CIRCUNDANTE, CIEN VECES MÁS VISCOSO QUE LA MIEL

   En este estudio, los autores intentaron superar esto mediante el uso de dinámicas celulares y eventos naturales dentro del núcleo de las células humanas para inferir las propiedades físicas del núcleo y sus componentes en las células vivas. Específicamente, implementaron una microscopía confocal de disco giratorio de alta resolución de dos colores, una técnica de imagen que registra el comportamiento espacial y temporal de las células vivas.

   Usando esta técnica, monitorizaron los cambios en la forma de los nucléolos, las estructuras más grandes dentro del núcleo, durante su fusión, así como las fluctuaciones mínimas de su superficie. Notablemente, la fusión nucleolar ocurre varias veces en el tiempo de vida de una célula humana, pero no hay manera de predecir cuándo y dónde ocurrirá en el núcleo celular, señala Zidovska.

   Por lo tanto, para detectar una fusión, hay que mirar en el lugar correcto en el momento adecuado, según Zidovska. Junto a su equipo, desarrolló un nuevo procedimiento experimental que captura estos eventos de fusión esquivos. Este enfoque no invasivo evitó interrumpir la actividad celular natural mientras servía como una ventana a estas dinámicas. Como resultado, detectó aspectos de la célula que antes eran desconocidos.

   En particular, el método mostró que los nucléolos humanos se comportan como gotitas líquidas. Además, permitió a los científicos medir las propiedades físicas del nucleoplasma circundante, un avance que indica que el nucleoplasma que rodea a las gotitas del núcleo tiene una viscosidad extremadamente alta; de hecho, es 100 veces más alta que la de la miel, lo que ralentiza la coalescencia de las gotitas nucleolares en las células sanas.

   "Teniendo en cuenta que los nucleéolos están transcribiendo activamente el ADN, la coalescencia lenta podría evitar que se interrumpa la transcripción nuclear, lo que ayuda a garantizar la salud de la célula", observa Zidovska. En contraste, agrega, se sabe que los nucléolos humanos cambian de forma y tamaño en muchas enfermedades, como el cáncer, el Alzheimer y el Parkinson, así como en el envejecimiento humano. Al comprender las fuerzas que impulsan estos cambios, como las posibles diferencias en la viscosidad de las gotitas nucleolares, los científicos podrían comprender mejor el núcleo en células sanas y enfermas.

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