Polaridad celular planar

La polaridad celular planar (PCP) es un tipo de polaridad celular en la que las células se orientan de forma coordinada a través del plano de un tejido epitelial . La orientación está controlada por diferentes proteínas citoplasmáticas y transmembrana que se concentran en los dos extremos opuestos de las células y forman dímeros entre células vecinas. ^{[ 1 ]} Ejemplos comunes de tejido con orientación PCP incluyen el pelaje de los animales, ^{[ 2 ]} las plumas de las aves, las escamas de los peces, las alas de la mosca de la fruta , ^{[ 3 ] [ 4 ]} y los estereocilios del oído interno . ^{[ 5 ]} La PCP también desempeña un papel importante en otros procesos biológicos, como la cicatrización de heridas ^{[ 6 ]} y el desarrollo embrionario . ^{[ 7 ]}

La polaridad celular planar se describió por primera vez en insectos y luego se definió con mayor precisión en moscas de la fruta ( Drosophila melanogaster ). Algunos de los primeros trabajos sobre la polaridad controlada genéticamente de las alas de la mosca fueron publicados por D. Gubb y A. García-Bellido en 1982, quienes describieron cómo la mutación de algunos genes resultó en un cambio morfológico en la orientación de la cutícula en el cuerpo de la mosca. ^{[ 8 ]}  La historia de la vía PCP, tal como se expandió gracias al trabajo en genética de moscas, dio lugar a nombres interesantes para los componentes de PCP como Frizzled , Van Gogh y Dishevelled . Esta es una nomenclatura típica para los nuevos genes descubiertos en moscas, que a menudo se basan en la descripción de la presentación visual de las moscas mutantes para cada gen. La investigación inicial sobre PCP se centró en su papel en la embriología y la genética, pero el descubrimiento de que las proteínas PCP se localizaban asimétricamente dentro de la célula impulsó el tema al mundo de la biología celular. ^{[ 1 ]}

Hubo un aumento en el interés por la vía de polaridad celular planar (PCP) después de que se descubriera que los genes PCP conservados estaban involucrados en procesos importantes de los vertebrados, como la gastrulación de los vertebrados, la formación del oído y la audición de los mamíferos, y el cierre del tubo neural . ^{[ 1 ]} Los descubrimientos de esta popular ola de investigación sobre la PCP han encontrado su participación en el batido ciliar polarizado en la tráquea y los ventrículos cerebrales , ^{[ 9 ] [ 10 ]} divisiones celulares orientadas, ^{[ 11 ]} ramificación pulmonar, ^{[ 12 ]} y alineación del folículo piloso . ^{[ 2 ]}

Un desafío importante para el estudio de la PCP es que la señalización de contacto celular y de proteínas in vivo necesaria para facilitarla es difícil de reproducir en un cultivo celular. Sin embargo, los recientes avances en tecnología de imagen y la expansión de las herramientas genéticas están ayudando a descubrir cómo funciona la PCP en la célula viva y el papel que desempeña en el desarrollo y la biología celular. ^{[ 1 ]}

La polaridad celular planar depende de una asimetría creada por las proteínas transmembrana Van Gogh (Vang), Frizzled (Fz) y Flamingo (Fmi), así como por las proteínas citoplasmáticas Prickle (Pk), Dishevelled (Dsh) y Diego (Dgo). Aunque inicialmente las proteínas se distribuyen uniformemente alrededor de la célula, mediante una combinación de atracción y repulsión mutuas, terminan agrupándose en dos clústeres en los extremos opuestos de la célula. El extremo proximal contiene complejos Vang-Pk unidos, mientras que el extremo distal contiene Fz-Dsh-Dgo. Las proteínas Vang y Fz se unen entre células vecinas con Fmi. ^{[ 1 ] [ 13 ]} Dependiendo del tejido, otros complejos proteicos, como el sistema Fat-Dachsous (Ft-Ds), también pueden desempeñar un papel en la formación de la polaridad celular. ^{[ 14 ]}

El mecanismo por el cual se determina inicialmente la dirección de la polaridad no está claro. Los principales mecanismos propuestos son los gradientes de concentración del sistema Ft-Ds, ^{[ 14 ]} la vía de señalización Wnt no canónica y las fuerzas mecánicas que actúan sobre la forma del tejido. ^{[ 1 ]}