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Orientación de la división celular

La orientación de la división celular es la dirección en la que se forman las nuevas células hijas. Esta orientación es importante para la morfogénesis , el destino celular y la...

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La orientación de la división celular es la dirección en la que se forman las nuevas células hijas. Esta orientación es importante para la morfogénesis , el destino celular y la homeostasis tisular. Las anomalías en la orientación de la división celular provocan malformaciones durante el desarrollo y la formación de tejidos cancerosos. Los factores que influyen en la orientación de la división celular son la forma celular, [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] la localización anisotrópica de proteínas específicas y las tensiones mecánicas. [ 4 ]

Implicaciones para la morfogénesis

La orientación de la división celular es uno de los mecanismos que dan forma al tejido durante el desarrollo y la morfogénesis. Junto con los cambios en la forma celular, las reorganizaciones celulares, la apoptosis y el crecimiento, la división celular orientada modifica la geometría y la topología del tejido vivo para crear nuevos órganos y dar forma a los organismos. Se han descrito patrones reproducibles de divisiones celulares orientadas durante la morfogénesis de embriones de Drosophila , embriones de Arabidopsis thaliana , [ 5 ] pupas de Drosophila , [ 6 ] embriones de pez cebra [ 7 ] y embriones tempranos de ratón. Las divisiones celulares orientadas contribuyen a la elongación del tejido y a la liberación de la tensión mecánica. Mientras que en el primer caso la división celular orientada actúa como contribuyente activo a la morfogénesis, en el segundo caso es una respuesta pasiva a las tensiones mecánicas externas. [ 8 ]

Implicaciones para la homeostasis tisular

En varios tejidos, como el epitelio columnar, las células se dividen a lo largo del plano epitelial. Estas divisiones insertan las células recién formadas en la capa epitelial. La desregulación de la orientación de las divisiones celulares da lugar a la formación de células a partir del epitelio y se observa en las etapas iniciales del cáncer.

Regulación

Ilustración de una célula epitelial en división rodeada de tejido epitelial. El huso mitótico rota dentro de la célula. Esta rotación se debe a la acción de los microtúbulos astrales que tiran hacia las uniones tricelulares (UTC), centros de señalización localizados en las regiones donde se unen tres células.

Hace más de un siglo, Oskar Hertwig propuso que la orientación de la división celular está determinada por la forma de la célula (1884), conocida como regla de Hertwig . [ 9 ] En el epitelio, las células "leen" su forma a través de la unión celular específica llamada unión tricelular (UTC). La UTC proporciona pistas mecánicas y geométricas al aparato del huso para asegurar que la célula se divida a lo largo de su eje longitudinal. [ 10 ] Varios factores podrían regular la forma celular y, por lo tanto, la orientación de la división celular. Entre estos factores se encuentra el estrés mecánico anisotrópico. Este estrés podría ser el resultado de la deformación mecánica externa o generado intracelularmente por la localización no isotrópica de proteínas específicas.

Referencias

  1. ↑ Besson S, Dumais J (abril de 2011). "Regla universal para la división simétrica de las células vegetales" . Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . 108 (15): 6294– 9. Bibcode : 2011PNAS..108.6294B . doi : 10.1073/pnas.1011866108 . PMC 3076879. PMID 21383128 .  
  2. ↑ Minc N, Piel M (abril de 2012). "Predicción de la posición y orientación del plano de división". Trends in Cell Biology . 22 (4): 193– 200. doi : 10.1016/j.tcb.2012.01.003 . PMID 22321291 . 
  3. ↑ Martinez P, Allsman L, Brakke KA, Hoyt C, Hayes J, Rasmussen CG (2018). "Predicción de planos de división de células tridimensionales mediante minimización de película de jabón" . The Plant Cell . 30 (10): 2255– 2266. bioRxiv 10.1101/199885 . doi : 10.1105/tpc.18.00401 . PMC 6241264. PMID 30150312 .   
  4. ↑ Louveaux M, Julien JD, Mirabet V, Boudaoud A, Hamant O (julio de 2016). "Orientación del plano de división celular basada en la tensión de tracción en Arabidopsis thaliana" . Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . 113 (30): E4294–303. Bibcode : 2016PNAS..113E4294L . doi : 10.1073/pnas.1600677113 . PMC 4968720. PMID 27436908 .  
  5. ↑ Wendrich, Jos R.; Weijers, Dolf (2013-07-01). "El embrión de Arabidopsis como un modelo de morfogénesis en miniatura". New Phytologist . 199 (1): 14– 25. Bibcode : 2013NewPh.199...14W . doi : 10.1111/nph.12267 . ISSN 1469-8137 . PMID 23590679 .  
  6. ↑ Guirao B, Rigaud SU, Bosveld F, Bailles A, López-Gay J, Ishihara S, Sugimura K, Graner F, Bellaïche Y (diciembre de 2015). "Caracterización cuantitativa unificada del desarrollo del tejido epitelial" . eLife . 4 e08519 . doi : 10.7554/eLife.08519 . PMC 4811803. PMID 26653285 .  
  7. ↑ Campinho P, Behrndt M, Ranft J, Risler T, Minc N, Heisenberg CP (diciembre de 2013). "Las divisiones celulares orientadas a la tensión limitan la tensión tisular anisotrópica en la propagación epitelial durante la epibolia del pez cebra". Nature Cell Biology . 15 (12): 1405–14 . arXiv : 1505.01642 . doi : 10.1038/ncb2869 . PMID 24212092. S2CID 8896291 .  
  8. ↑ Ranft J, Basan M, Elgeti J, Joanny JF, Prost J, Jülicher F (diciembre de 2010). "Fluidización de tejidos por división celular y apoptosis" . Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . 107 (49): 20863–8 . Bibcode : 2010PNAS..10720863R . doi : 10.1073/pnas.1011086107 . PMC 3000289. PMID 21078958 .  
  9. ↑ Hertwig O. (1884). "Das Problem der Befruchtung und der Isotropie des Eies. Eine Theorie der Vererbung". Jenaische Zeitschrift für Naturwissenschaft . 18 : 274.
  10. ^ Bosveld F, Markova O, Guirao B, Martin C, Wang Z, Pierre A, Balakireva M, Gaugue I, Ainslie A, Christophorou N, Lubensky DK, Minc N, Bellaïche Y (febrero de 2016). "Las uniones tricelulares epiteliales actúan como sensores de forma de células en interfase para orientar la mitosis" . Naturaleza . 530 (7591): 495– 8. Bibcode : 2016Natur.530..495B . doi : 10.1038/naturaleza16970 . PMC 5450930 . PMID 26886796 .