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Articulo de referencia

Deshumectación celular

Figura 1. Imágenes instantáneas tomadas de un video que muestra la nucleación y el crecimiento de un TEM en una célula endotelial intoxicada con la exoenzima C3 de Clostridium b...

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Secuencia instantánea de deshumectación celular
Figura 1. Imágenes instantáneas tomadas de un video que muestra la nucleación y el crecimiento de un TEM en una célula endotelial intoxicada con la exoenzima C3 de Clostridium botulinum durante 24 horas. Barra = 10 μm. Para la dinámica, véase el video .

La deshumectación celular se refiere al proceso de nucleación y agrandamiento de túneles de macroaperturas celulares transendoteliales (TEM) en células endoteliales (Figura 1). [ 1 ] Este fenómeno es análogo a la nucleación y crecimiento de parches secos en líquidos viscosos que se extienden sobre un sustrato no humectable (Figura 2). [ 2 ] La deshumectación celular es desencadenada por varias toxinas proteicas de bacterias patógenas , en particular los factores tipo EDIN de Staphylococcus aureus y de Clostridium botulinum , así como la toxina del edema de Bacillus anthracis . [ 3 ] [ 4 ] Las TEM se forman en respuesta a la ruptura de las conexiones físicas del citoesqueleto a través del citoplasma debido a la inhibición de la vía RhoA/ROCK o a la inducción del flujo de la molécula de señalización amplia AMP cíclico ( cAMP ) . [ 4 ] [ 5 ]

La física detrás de la deshumectación celular

Diagrama que ilustra la analogía entre la deshumectación de líquidos y la de células.
Figura 2. Analogía entre la deshumectación de líquidos y la deshumectación celular.

El fenómeno de deshumectación celular puede interpretarse mediante modelado físico (Figura 2). [ 6 ] La fuerza impulsora responsable de la formación espontánea de túneles TEM y su apertura es la tensión de la membrana que resulta de la extensión de las células debido a la relajación de la actomiosina. A diferencia de la deshumectación de líquidos, los TEM alcanzan un diámetro máximo, en el cual la fuerza impulsora se equilibra con una fuerza de resistencia que se desarrolla a lo largo de los bordes del TEM (Figura 2). Esta fuerza de resistencia se denomina tensión lineal y no se ha caracterizado a nivel molecular.

Parámetros físicos

Fuerzas impulsoras que tiran de un túnel de radio R , como se muestra en la Figura 2. Aquí, la tracción se debe a la tensión de la membrana celular (σ) que es parcialmente contrarrestada por una tensión lineal alrededor del túnel ( T ). En estas condiciones, la fuerza impulsora neta ( F D ) consta de dos contribuciones:

FD=σ−TR{\displaystyle F_{D}=\sigma -{\frac {T}{R}}}

La deshumectación se produce si F D >0.

La tensión de la membrana ( σ ) depende del radio del túnel R. Un aumento en el tamaño del túnel relaja la membrana , induciendo una disminución en la tensión de la membrana, como lo describe la ley de Helfrich .

La tensión lineal ( T ) corresponde a la fuerza de resistencia a lo largo del borde del túnel que se opone a la tensión de la membrana y limita la deshumectación. Esta tensión lineal puede tener componentes físicos y moleculares.

Referencias

  1. ↑ Lemichez, E. (2012). "Dinámica del túnel transcelular: Control de la deshumectación celular por la contractilidad de la actomiosina y las proteínas I-BAR". Biology of the Cell . 105 (3): 109– 117. doi : 10.1111/boc.201200063 . PMID 23189935. S2CID 31452113 .  
  2. ↑ De Gennes, P.-G. (2004). Capilaridad y fenómenos de humectación . Nueva York: Springer. ISBN 978-0-387-00592-8.
  3. ↑ Boyer, L. (2006). "Inducción de macroaperturas transitorias en células endoteliales mediante la inhibición de RhoA por factores de Staphylococcus aureus" . Journal of Cell Biology . 173 (5): 809– 819. doi : 10.1083/jcb.200509009 . PMC 2063895. PMID 16754962 .  
  4. 1 2 Maddugoda, MP (2011). "La señalización de cAMP por la toxina del edema del ántrax induce túneles de células transendoteliales, que son sellados nuevamente por MIM a través de la polimerización de actina impulsada por Arp2/3" . Cell Host & Microbe . 10 (5): 464– 474. doi : 10.1016/j.chom.2011.09.014 . PMID 22100162 . 
  5. ↑ Cai, Y. (2010). "La coherencia del citoesqueleto requiere la contractilidad de la miosina-IIA" . Journal of Cell Science . 123 (3): 413– 423. doi : 10.1242/jcs.058297 . PMC 2816186. PMID 20067993 .  
  6. ↑ González-Rodríguez, D. (2012). "Deshumectación celular: apertura de macroaperturas en células endoteliales" . Physical Review Letters . 108 (21) 218105. doi : 10.1103/PhysRevLett.108.218105 . PMID 23003307 .