Investigadores del Instituto de Mecanobiología, Singapur (MBI) en la Universidad Nacional de Singapur, informar que la endocitosis, que anteriormente se pensaba que era un proceso aleatorio, en realidad ocurre de manera coordinada a través de dinámicas colectivas. La obra, dirigido por el profesor asistente Wu Min, mostró cómo una importante vía endocítica mediada por la proteína clatrina, se descubrió que comenzaba con ondas viajeras periódicas de clatrina, que se acoplaron temporal y espacialmente a ondas de actina cortical aguas abajo. Las ondas endocíticas de clatrina se identificaron aquí como el iniciador corriente arriba de las ondas corticales de actina. Este trabajo fue publicado en Célula de desarrollo el 20 de noviembre de 2017.

"Los pájaros del mismo plumaje vuelan juntos" es un viejo proverbio que utiliza la dinámica colectiva de la naturaleza para describir las tendencias de agrupación de los seres vivos. No solo las aves se juntan, también lo hacen innumerables ejemplos a lo largo de la vida, de lo macroscópico a lo microscópico, incluidos los bancos de peces, colonias de bacterias, grupos de células migratorias e incluso algunas proteínas. La dinámica colectiva es, por tanto, un fenómeno natural que se produce cuando la dinámica de cada individuo dentro del grupo se sincroniza entre sí, otorgando un efecto visual y funcional colectivo.

Dentro de las celdas, La dinámica colectiva de la proteína citoesquelética actina es bien conocida. La actina es una proteína filamentosa, que junto con otros elementos citoesqueléticos forma una red dinámica de filamentos que proporcionan tanto soporte estructural, así como capacidades funcionales críticas, a la celda. El ensamblaje y desensamblaje coordinados de actina en la corteza celular, que se encuentra justo debajo de la membrana plasmática, genera ondas de actina cortical que son cruciales para funciones celulares importantes, incluida la migración y la polaridad celular.

Aunque se han identificado proteínas que participan en la formación de ondas corticales, los factores / procesos que desencadenan su aparición, o establecer las direcciones en las que se propagarán, no se conocían.

Papel de la clatrina en la iniciación de ondas corticales de actina

Como se ha descubierto que las proteínas endocíticas como F-BAR desempeñan un papel en las ondas corticales de actina, los investigadores intentaron comprender el vínculo entre la endocitosis y las ondas corticales de actina. La endocitosis es un proceso fundamental de tráfico de membranas por el cual las células absorben factores externos como proteínas y patógenos. Existen múltiples modos de endocitosis, de la cual la endocitosis mediada por clatrina (CME) es un ejemplo importante. La CME se inicia mediante la unión de un ligando a un receptor, seguido de invaginación de la membrana, recubrimiento de la invaginación por la proteína clatrina en forma de triskelion, y brotación de la vesícula recubierta de clatrina.

Usando imágenes de células vivas sensibles, el equipo observó que las ondas endocíticas iniciadas por la clatrina emergen en algunas poblaciones de células. Estas ondas de clatrina se relacionaron temporalmente y se coordinaron con las ondas descendentes de F-BAR y otras proteínas reguladoras de actina como Cdc42 y N-WASP. Los investigadores observaron que para tal coordinación entre las ondas endocítica y cortical, Se requirió una retroalimentación entre F-BAR / Cdc42 / N-WASP aguas abajo y clatrina.

La retroalimentación que acopla la iniciación de ondas endocíticas por la clatrina a ondas corticales de actina es análoga a un grupo de personas que caminan sobre un puente inestable. Mientras uno pisa el puente, Se generará un pequeño movimiento del puente. Este movimiento aumentará cuando otra persona camine en sincronía con la primera. El movimiento de balanceo resultante del puente obliga a otros en el puente a caminar en sincronía. Sin embargo, una vez que están fuera del puente, el acoplamiento de retroalimentación se pierde y la gente puede caminar nuevamente a su propio ritmo.

Se puede prever una situación similar para CME. En condiciones normales, no hay coordinación entre el ensamblaje de clatrina y las ondas corticales de actina y, por lo tanto, la CME se produce como un proceso aleatorio. Sin embargo, Las ondas endocíticas pueden ser iniciadas por la clatrina a través de un mecanismo de retroalimentación positiva entre la clatrina y las proteínas posteriores, que incluye proteínas reguladoras de actina, así como proteínas de membrana como PIP3. Esta, en efecto, ve que la clatrina regula la aparición de ondas corticales de actina.

Encontrar el vínculo entre la endocitosis y las ondas corticales de actina

Este estudio reporta por primera vez la ocurrencia de dinámicas colectivas de endocitosis y muestra cómo esta regula la aparición de ondas corticales de actina. El vínculo entre la endocitosis y la generación de ondas corticales de actina puede proporcionar una visión más profunda de cómo las células mantienen la composición y la dinámica de la membrana plasmática.