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Cómo los motores moleculares impulsan la locomoción celular
Una de las maravillas del mundo microscópico es la capacidad de las células para cambiar de forma, dividirse e incluso moverse por su propia cuenta. La mecánica detrás de estos procesos es impulsada por el citoesqueleto de una célula, una red fibrosa de filamentos de actina que proporciona una especie de andamiaje interno.
Este andamio está salpicado de motores moleculares llamados miosina, que agarran filamentos de actina y comienzan a tirar, como un equipo de pub en un tira y afloja. Este tirón es lo que hace que una célula cambie de forma, se divida y se mueva.
Y, sin embargo, no está del todo claro cómo una colección de motores tirando de estos filamentos internos puede impulsar este proceso, particularmente cuando los motores y las fibras están orientados más o menos al azar. Un enigma en particular es cómo este tirón puede cambiar las propiedades generales de la celda, como su rigidez, en muchos órdenes de magnitud.
Hoy, obtenemos una idea de este problema gracias al trabajo de Chase Broedersz y Fred MacKintosh en la Universidad de Vrije en Amsterdam. Estos chicos han creado un modelo 2D de un andamio celular hecho de filamentos rígidos y motores moleculares esparcidos dentro de su estructura. Lo que observan es una idea interesante de cómo el comportamiento lineal de los motores conduce a un cambio no lineal en la rigidez del andamio.
La clave es que las tensiones dentro del andamio no están distribuidas uniformemente para empezar: hay mucha holgura. Esto tiene un gran efecto en la propiedad de volumen de la celda, esencialmente haciéndola flexible.
Encienda los motores y esto cambia rápidamente, dicen Broedersz y MacKintosh. Los motores se aflojan rápidamente y el andamio se pone rígido. Las tensiones internas generadas por los motores eliminan los modos de flexión del disquete en el sistema, dejando los modos de estiramiento rígido, dicen.
En cierto sentido, en lugar de cambiar las propiedades del andamio, los motores simplemente revelan otro aspecto del mismo que de otro modo estaría oculto. Así es como los motores generan un cambio no lineal en la rigidez aunque su propio comportamiento sea lineal.
A partir de ahí, no es difícil imaginar cómo el endurecimiento y el ablandamiento selectivos del andamio celular en varias partes de una célula pueden conducir a cambios en la forma, división celular e incluso locomoción.
Esa es una idea que podría tener implicaciones interesantes y no solo para nuestra comprensión de la mecánica celular. Estos principios pueden inspirar el diseño de nuevos materiales biomeméticos activos con propiedades elásticas ajustables, dicen Broedersz y MacKintosh.
Una nueva generación de material inspirado en el celular. ¡Frio!
Ref: arxiv.org/abs/1009.3848 : Los motores moleculares refuerzan las redes de polímeros semiflexibles no afines