Las células de Naegleria gruberi utilizan un conjunto de tubulinas para construir un huso mitótico (cian, izquierda) y otro conjunto de tubulinas (naranja, derecha) para transformarse en un tipo de célula flagelada. Crédito:Katrina Velle, Fritz-Laylin Lab, UMass Amherst
Un equipo internacional de investigadores, dirigido por la Universidad de Massachusetts Amherst, anunció recientemente en la revista Current Biology que una ameba llamada Naegleria ha desarrollado más conjuntos distintos de tubulinas, utilizados para procesos celulares específicos, de lo que se pensaba anteriormente. Su conocimiento tiene una gran cantidad de implicaciones, que van desde el desarrollo de tratamientos para las infecciones que comen cerebros hasta una mejor comprensión de cómo la vida en la Tierra evolucionó con una diversidad tan enorme.
Gran parte de la vida en la Tierra se basa en una serie de polímeros llamados microtúbulos, compuestos de tubulina, para completar una amplia gama de tareas dentro de sus células. Estos microtúbulos son como los 2x4 de la célula y se utilizan en todo, desde ayudar a la célula a moverse, hasta transportar alimentos y desechos dentro de la célula y brindarle soporte estructural.
Los microtúbulos también ayudan en la mitosis, que es cuando una sola célula se divide en dos duplicando primero sus cromosomas y luego tirando de cada conjunto hacia lados opuestos de la célula antes de dividirse en dos. Uno de los momentos clave en la mitosis es cuando un huso, formado por microtúbulos, agarra los cromosomas y ayuda a separarlos en dos conjuntos idénticos.
Aquí es donde entra en juego Naegleria. Los biólogos sabían previamente que Naegleria usa un tipo específico de tubulina durante la mitosis. Pero el nuevo estudio, dirigido por Katrina Velle, posdoctorado en biología en UMass Amherst y autora principal del artículo, muestra que Naegleria también emplea tres tubulinas distintas adicionales específicamente durante la mitosis. Un par de tubulinas se usa solo durante la mitosis, mientras que el otro, la tubulina flagelada, se especializa en el movimiento celular. Luego, los autores del estudio compararon las tubulinas y las estructuras que construyen entre sí y con las de las especies más comúnmente estudiadas.
La superficie celular de una ameba Naegleria gruberi visualizada mediante microscopía electrónica de barrido. Crédito:Katrina Velle, Fritz-Laylin Lab, UMass Amherst, tomada en el Centro de Microscopía Central del Laboratorio de Biología Marina
Las implicaciones de este trabajo son emocionantes y van desde lo práctico hasta lo teórico. Por ejemplo, el equipo estudió una especie de Naegleria, Naegleria gruberi, que está estrechamente relacionada con Naegleria fowleri, una ameba que puede comerse el cerebro. "Si podemos entender la biología básica de Naegleria", dice Velle, "podemos aprender a matarla ideando medicamentos que se dirijan a las tubulinas únicas de la ameba".
Pero Naegleria también nos ayuda a entender las reglas básicas que rigen la vida en la tierra. "Todos los organismos tienen que replicarse a sí mismos", dice Lillian Fritz-Laylin, profesora de biología en UMass Amherst y autora principal del artículo. "Sabemos cómo funcionan los procesos de replicación para algunas células, pero hay un gran conjunto que no entendemos. Naegleria nos permite probar las reglas que han ideado los científicos para ver si se cumplen aquí".
Para llevar a cabo su investigación, el equipo se basó en parte en el equipo de microscopía de última generación del Instituto de Ciencias de la Vida Aplicadas (IALS) de UMass Amherst, que combina la experiencia profunda e interdisciplinaria de 29 departamentos en el campus de UMass Amherst para traducir investigación fundamental sobre innovaciones que benefician la salud y el bienestar humanos. El equipo cultivó las células de Naegleria, las tiñó con diferentes productos químicos para que las tubulinas brillaran y luego tomó fotografías en 3D de resolución extremadamente alta, lo que les permitió medir, contar y analizar las diferentes estructuras de microtúbulos.
"Pasé la mayor parte de mi carrera estudiando los husos mitóticos de células más comunes, como las células de mamíferos", dice Patricia Wadsworth, profesora de biología en UMass Amherst y una de las autoras principales del artículo. "Las herramientas de la biología moderna nos permiten explorar células más diversas, como Naegleria, que es similar en algunos aspectos, pero también muy diferente".
"La gente a menudo piensa que la tecnología impulsa la ciencia", dice Fritz-Laylin. "Pero en este caso, las preguntas que estamos tratando de responder son tan fundamentales para el funcionamiento de la vida en la tierra, y de tanto interés para tantas especialidades científicas, que necesitábamos reunir un equipo internacional de varios expertos. En este caso, la colaboración , el trabajo en equipo y la comunicación efectiva impulsaron la ciencia".
