Un equipo de científicos de Caltech ha descubierto un código molecular que las células utilizan para comunicarse entre sí. Se cree que este "lenguaje" es común a muchos tipos de comunicación celular y tiene implicaciones para el diseño de terapias futuras. según los científicos del laboratorio de Michael Elowitz, profesor de biología y bioingeniería en Caltech e investigador del Instituto Médico Howard Hughes.

El trabajo se describe en un artículo en la edición del 7 de septiembre de Celda .

Así como los humanos usan letras y palabras para crear mensajes, las células liberan moléculas llamadas ligandos al medio ambiente para enviar mensajes a sus vecinos, como una instrucción para diferenciarse o proliferar. Los ligandos se unen a receptores en la superficie de otras células, que interpretan el mensaje y desencadenan un conjunto de reacciones químicas para transmitirlo a las moléculas correctas en el interior de la célula.

Los autores estudiaron un importante canal de comunicación, llamada vía de la proteína morfogenética ósea (BMP), que opera en casi todos los tejidos y es un objetivo de las terapias contra el cáncer. Este sistema utiliza muchos ligandos y receptores diferentes en varias combinaciones. Extrañamente, los ligandos y receptores en esta vía se mezclan y combinan entre sí de muchas formas diferentes, aparentemente sin razón.

"Se podría pensar que cada tipo de ligando se emparejaría con un solo tipo de receptor, pero este no es el caso "dice Elowitz". En cambio, todos los ligandos interactúan de manera promiscua con todos los receptores. Parece un gran desastre y bastante diferente de la forma en que las personas diseñan los sistemas de comunicación para mantener separados cada canal de comunicación. Así que nos preguntamos por qué las células se comunican de esta manera ".

Para averiguar qué beneficio proporciona la promiscuidad molecular, el equipo creó diferentes mezclas de ligandos de BMP en el laboratorio y las agregó a ciertas células:células de mama, células madre embrionarias, y células del tejido conectivo llamadas fibroblastos, todo de ratones. Ellos encontraron, asombrosamente, que la célula decodifica información de combinaciones de ligandos, no los ligandos individuales en sí mismos.

"Un día, Vine al laboratorio y mezclé dos ligandos que, cada uno por su cuenta, activar las células con mucha fuerza, "dice Yaron Antebi, un becario postdoctoral de Caltech en biología e ingeniería biológica. "Pero cuando revisé las celdas al día siguiente, no hubo respuesta en absoluto. Esto nos llevó a teorizar que las células no están escuchando ligandos individuales, sino más bien a combinaciones de ligandos. Son las combinaciones las que tienen sentido. Diferentes combinaciones de ligandos codifican diferentes instrucciones para la célula ".

El grupo también observó que diferentes tipos de células pueden extraer información diferente de las mismas combinaciones de ligandos realizando diferentes cálculos:una célula puede agregar las concentraciones de dos ligandos para recibir un mensaje, mientras que otro puede medir la relación de los dos ligandos para decodificar otro mensaje. "Nos sorprendió descubrir que no hay solo un tipo de información codificada en estos ligandos, "dice James Linton, un científico investigador en el laboratorio de Elowitz. "Diferentes celdas pueden extraer diferentes mensajes, como instrucciones para proliferar o diferenciarse, de las mismas moléculas ".

El grupo descubrió que esta capacidad para codificar múltiples mensajes usando las mismas moléculas surge porque distintos tipos de células expresan diferentes combinaciones de receptores en sus superficies.

Una característica de este sistema de comunicación es la capacidad de las células para enviar mensajes a tipos de células específicos. "Es como estar en una habitación llena de gente donde todo el mundo está hablando, y alguien quiere llamar tu atención para que griten tu nombre, "dice Elowitz." Todos los demás podrían ignorarlo automáticamente, pero prestas atención; eres el objetivo de ese mensaje ".

"Esta selectividad en la comunicación es extremadamente útil, ", añade Antebi." Puedes imaginarlo, si tuvieras un hueso roto, solo querría que las células óseas en el área dañada proliferen y reconstruyan el área dañada, no todas las células que los rodean ".

Los hallazgos proporcionan una base para comprender cómo se distribuye la información entre moléculas. Si bien la investigación se encuentra en una etapa inicial, una mejor comprensión de la comunicación celular podría conducir a diseños de fármacos biológicos que pudieran apuntar a tumores o tipos de células particulares sin afectar a ninguna otra célula.

El artículo se titula "Percepción de la señal combinatoria en la vía BMP".