Gran parte de la investigación en biología celular se ha centrado tradicionalmente en comprender cómo reaccionan las células a señales químicas, como las moléculas de señalización difusibles. Sin embargo, las células también responden a estímulos mecánicos como la densidad, el tamaño y la rigidez del sustrato celular mediante la expresión de genes específicos. Sin embargo, los mecanismos mediante los cuales los reguladores mecánicos perciben los estímulos mecánicos han permanecido en gran medida inexplorados.

En esta investigación, los investigadores emplearon células madre embrionarias humanas (hESC) para profundizar en cómo las células detectan y reaccionan a las señales mecánicas. Mediante un examen del transcriptoma de hESC cultivadas bajo diferentes densidades celulares, los investigadores identificaron un actor clave conocido como ETV4, responsable de mediar las variaciones en la densidad de las células madre y controlar la diferenciación.

Además, el equipo descifró el intrincado mecanismo a través del cual ETV4 percibe señales mecánicas. Inicialmente, los receptores de integrina reconocen alteraciones en la densidad celular y posteriormente modulan la endocitosis de un receptor de la superficie celular, concretamente el receptor del factor de crecimiento de fibroblastos (FGFR). La regulación mecánica de la endocitosis del FGFR determina la estabilidad de la proteína de ETV4 mediante la señalización de ERK.

Durante el proceso de diferenciación de las células madre, ETV4 desempeña un papel en la dirección de la formación de mesendodermo en regiones caracterizadas por una baja densidad celular, al tiempo que promueve el desarrollo del neuroectodermo en áreas de alta densidad celular. Los investigadores descubrieron que un nuevo mecanotransductor ETV4 une la dinámica de la densidad celular con la diferenciación de las células madre.

El profesor de POSTECH Jiwon Jang, que dirigió la investigación, afirmó:"Hemos descubierto la importancia de las señales mecánicas en la regulación de la diferenciación de células madre junto con la participación fundamental de ETV4. Dadas las implicaciones sustanciales de ETV4 como oncogén crítico, imaginamos aprovechar esta información para idear tecnologías destinadas a controlar las células cancerosas mediante señales mecánicas."

Además de Jang, el equipo de investigación incluyó a Seungbok Yang, Ph.D. candidato, del Departamento de Ciencias de la Vida de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Pohang, y el Dr. Mahdi Golkaram del Departamento de Ingeniería Mecánica de la Universidad de California en Santa Bárbara (UCSB).

Más información: Seungbok Yang et al, ETV4 es un transductor mecánico que vincula la dinámica de hacinamiento celular con la especificación del linaje, Nature Cell Biology (2024). DOI:10.1038/s41556-024-01415-w

Información de la revista: Biología celular natural

Proporcionado por la Universidad de Ciencia y Tecnología de Pohang