Aunque los científicos conocen el cilio desde hace más de 100 años, sólo recientemente se ha reconocido que desempeña un papel importante en fisiología. Prácticamente todas las células tienen un cilio primario que funciona para detectar el flujo de fluidos, transmite señales químicas a otras células y controla el crecimiento celular. Los defectos en la función de los cilios conducen a una clase de enfermedades llamadas ciliopatías, que incluyen la poliquistosis renal, discinesia ciliar primaria y síndrome de Bardet-Biedl.

Vesículas extracelulares (VE), portadores unidos a la membrana con cargas complejas que incluyen proteínas, lípidos y ácidos nucleicos, función en la comunicación celular a larga distancia, pero la forma en que los cilios contribuyen a la producción de vehículos eléctricos no estaba claro anteriormente para la comunidad científica. Nuevo trabajo de investigadores de la Universidad Médica de Carolina del Sur (MUSC), publicado en línea el 6 de noviembre por el Revista de química biológica , muestra que los cilios primarios generan aproximadamente el 60% de los EV pequeños producidos por las células del túbulo renal y que la manipulación de la longitud del cilio afecta la producción de EV. Es más, el contenido de proteínas de los vehículos eléctricos es muy diferente según la longitud de los cilios.

"Durante muchos años, la gente pensaba que los vehículos eléctricos representaban un sistema de eliminación de basura, una forma en que la célula se deshacía de las cosas que no necesitaba. Pero creo que está bastante claro que los vehículos eléctricos pequeños (50-150 nm) representan uno de los principales mecanismos de señalización de la célula, "dice Joshua H. Lipschutz, MARYLAND., el presidente Arthur V. Williams y director de la División de Nefología de MUSC. "Esta es la primera demostración real en células de mamíferos de que los ectosomas, EV producidos por cilios primarios en lugar de exosomas, que son vehículos eléctricos que son de tamaño similar pero se forman en los cuerpos multivesiculares de la célula, son tan prominentes ".

Uno de los componentes clave de la ciliogénesis, el proceso de generación de un cilio, es el exociste, un complejo de ocho proteínas que está altamente conservado y se descubrió por primera vez en la levadura. Trabajos anteriores han demostrado que la pérdida del componente 5 del complejo de exocistos (EXOC5), una de las ocho proteínas que componen el exoquiste, hace que se produzcan cilios muy cortos o nulos. En cambio, el aumento de la expresión de EXOC5 hace que los cilios se alarguen.

En su trabajo actual, Lipschutz y sus colegas llevaron estos datos un paso más allá y examinaron la contribución del exoquiste a la producción de vehículos eléctricos. Compararon tres grupos de células:células renales normales, células renales que han perdido EXOC5 y células renales que producen más EXOC5 de lo normal. Los tres de estos grupos fueron significativamente diferentes entre sí. Las células que perdieron EXOC5 tenían cilios muy cortos o ausentes y también produjeron menos EV. Por otra parte, las células que producían más EXOC5 tenían cilios más largos y producían significativamente más EV. El análisis del contenido de proteínas de los vehículos eléctricos que se realizaron en estas diversas condiciones mostró diferencias dramáticas, lo que sugiere que la capacidad de estos vehículos eléctricos para enviar señales a otras células era diferente en cada condición.

Luego, los investigadores ampliaron su trabajo. Generaron células renales que habían perdido la expresión de la proteína de transporte intraflagelar 88 (IFT88), una proteína que también es necesaria para la formación adecuada de cilio. Estas células nuevamente mostraron una reducción en la producción de EV como la observada en condiciones en las que se redujo EXOC5. Finalmente, Los investigadores crearon un ratón con EXOC5 agotado específicamente en las células renales del túbulo proximal y demostraron que los VE aislados de la orina de estos ratones tenían un contenido de proteína diferente al de los VE de ratones normales. con muchos de los mismos cambios observados en las líneas celulares.

"Lo emocionante y sorprendente es que muchos de los vehículos eléctricos pequeños parecen ser ectosomas porque los cilios constituyen solo el 0,2% de la membrana celular, pero son uno de los principales impulsores de la producción de vehículos eléctricos". "dice Lipschutz.

En resumen, Lipschutz y sus colegas han relacionado la presencia y la longitud de los cilios primarios de los mamíferos con la producción de EV. La pérdida de EXOC5 o IFT88 resultó en cilios más cortos que produjeron menos EV, mientras que la presencia de más EXOC5 resultó en cilios más largos que produjeron más EV. En tono rimbombante, las proteínas que se encontraron en estos distintos vehículos eléctricos eran muy diferentes. Esto tiene importantes implicaciones para la comunicación intercelular que no se limita al riñón.

"Estos ectosomas no solo se encuentran en la orina, pero también es probable que estén en la sangre y pueden desempeñar un papel en la biología de muchos sistemas, incluido el cáncer, "dice Lipschutz.

Debido a que la mayoría de las células tienen un cilio primario, los defectos en los cilios pueden afectar a muchos tipos de tejidos diferentes. En el futuro, Lipschutz planea trabajar con otros investigadores en MUSC para examinar los vehículos eléctricos en otros tejidos con cilios dañados, incluidos los tejidos de los ojos y el corazón.

"Estos orgánulos, que hace 20 años la gente escribía eran vestigios evolutivos, como el apéndice de los orgánulos, no solo son mecanosensores y quimiosensores, sino que también participan en la fabricación de una parte significativa de los vehículos eléctricos que participan de manera central en la señalización celular, "dice Lipschutz." Creo que estamos descubriendo más y más cosas que los cilios, que contienen entre 500 y 1000 proteínas, hacer y lo importantes que son ".