Redondeo de las células mitóticas

El redondeamiento celular mitótico es un cambio de forma que se produce en la mayoría de las células animales que experimentan mitosis . Durante la mitosis, las células abandonan la forma extendida o alargada característica de la interfase y se contraen adoptando una morfología esférica. Este fenómeno se observa tanto en cultivos artificiales in vitro como en tejidos que se forman de forma natural in vivo .

En 1935, uno de los primeros informes publicados sobre el redondeamiento mitótico en tejido vivo describió el redondeamiento celular en el epitelio pseudoestratificado del tubo neural de los mamíferos . ^{[ 1 ]} Sauer observó que las células en mitosis se redondeaban hacia la superficie apical o luminal del epitelio columnar antes de dividirse y volver a su morfología alargada .

Durante mucho tiempo no estuvo claro por qué las células se volvían redondas durante la mitosis. Sin embargo, estudios recientes en los epitelios y la epidermis de diversos organismos muestran que el redondeamiento celular mitótico podría cumplir varias funciones importantes. ^{[ 2 ]}

• En primer lugar, el redondeamiento de las células mitóticas, junto con el mantenimiento de las uniones apicales célula-célula, parece ser necesario para la correcta alineación del huso mitótico , de modo que las células hijas se dividan paralelamente al plano tisular, compartiendo así la superficie apical para mantener la homeostasis del tejido. ^{[ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]} Si no se logra esto, puede producirse una localización errónea de una célula hija en la región basal de la capa tisular y su eliminación mediante muerte celular apoptótica . ^{[ 5 ]}
• En segundo lugar, se ha propuesto que el redondeo mitótico impulsa eventos morfológicos durante el desarrollo tisular. Algunos ejemplos incluyen la invaginación epitelial de la placoda traqueal de Drosophila melanogaster ^{[ 6 ]} y la forma y el crecimiento anisotrópicos del lumen del oído interno en el pez cebra ^{[ 7 ]} .
• En tercer lugar, se ha demostrado que el redondeo mitótico es importante para generar suficiente espacio y geometría apropiada para el correcto funcionamiento del huso mitótico, lo cual es necesario para una progresión oportuna y precisa a través de la mitosis. ^{[ 2 ] [ 8 ] [ 9 ]}

Por lo tanto, el redondeo de las células mitóticas interviene en la organización y la homeostasis de los tejidos.

Para comprender los mecanismos físicos de cómo las células se redondean en la mitosis, los investigadores han realizado mediciones mecánicas con células cultivadas in vitro . Las fuerzas que impulsan el redondeo celular han sido caracterizadas recientemente por investigadores de los grupos de los profesores Tony Hyman y Daniel Muller , quienes utilizaron voladizos planos de microscopía de fuerza atómica para restringir las células mitóticas y medir la fuerza de respuesta. ^{[ 10 ] [ 11 ]} Más del 90% de las fuerzas son generadas por la actividad colectiva de los motores moleculares de miosina II en la corteza de actina. ^{[ 10 ] [ 11 ]} Como resultado, la tensión superficial y la rigidez efectiva de la corteza de actina aumentan como se ha observado consistentemente en células mitóticas. ^{[ 12 ] [ 13 ] [ 14 ]} Esto a su vez produce un aumento en la presión hidrostática intracelular debido a la Ley de Laplace , que relaciona la tensión superficial de una interfaz de fluido con la presión diferencial sostenida a través de esa interfaz. ^{[ 15 ]} El aumento de la presión hidrostática es importante porque produce la fuerza hacia afuera necesaria para empujar y redondear contra objetos o impedimentos externos, como voladizos flexibles , ^{[ 10 ] [ 11 ]} gel blando ^{[ 8 ]} o micropilares ^{[ 16 ]} ( ejemplos in vitro ), o matriz extracelular circundante y células vecinas ^{[ 7 ]} ( ejemplos in vivo ). En células HeLa in vitro , la fuerza generada por una célula mitótica semideformada es del orden de 50 a 100 nanonewtons . [ ^{10 ] [ 11 ] Se} ha medido que la presión hidrostática interna aumenta de menos de 100 pascales en interfase a 3 a 10 veces la de la mitosis. ^{[ 10 ] [ 11 ] [ 15 ]}

En experimentos in vitro similares , se encontró que las fuerzas umbral necesarias para prevenir la mitosis superan los 100  nN. ^{[ 9 ]} A fuerzas umbral, la célula sufre una pérdida de uniformidad de la actina F cortical, lo que amplifica aún más la susceptibilidad a la fuerza aplicada. Estos efectos potencian la distorsión de las dimensiones celulares y la consiguiente perturbación de la progresión mitótica a través de defectos en el huso. ^{[ 8 ] [ 9 ]}

La liberación de adhesiones focales estables es otro aspecto importante del redondeamiento mitótico. Las células que son alteradas genéticamente para manifestar reguladores de adhesión constitutivamente activos no pueden remodelar adecuadamente sus adhesiones focales y facilitar la generación de una corteza de actomiosina uniforme. ^{[ 8 ] [ 17 ]} En general, los eventos bioquímicos que rigen los cambios morfológicos y mecánicos en las células mitóticas son orquestados por el regulador maestro mitótico Cdk1 . ^{[ 11 ] [ 18 ] [ 19 ]}

Además de los genes relacionados con la actomiosina, recientemente se han implicado varios genes causantes de enfermedades en el redondeamiento celular mitótico. Estos incluyen DJ-1 / Park7 y FAM134A/RETREG2, asociados a la enfermedad de Parkinson. ^{[ 20 ]}

• "Qucosa: La mecánica del redondeo celular mitótico" . qucosa.de. Archivado del original el 24 de septiembre de 2015. Consultado el 4 de julio de 2015 .
• "ETH ETH E-Collection: El mecanismo del redondeamiento mitótico: Papel de la corteza de actomiosina  — ETH" . e-collection.library.ethz.ch . Consultado el 4 de julio de 2015 .
• "Charla de dos minutos: Redondeo de células mitóticas  — YouTube" . youtube.com. 28 de julio de 2014. Consultado el 4 de julio de 2015 .