Hace unos dos años, Científicos de la Universidad de Würzburg descubrieron que cierta clase de receptores es capaz de percibir estímulos mecánicos. Ahora han comenzado a desentrañar los mecanismos moleculares detrás del descubrimiento.

El receptor estudiado por científicos de las universidades de Würzburg y Leipzig durante los últimos años funciona de manera similar al control de volumen de un estéreo que mejora o atenúa la señal entrante. El receptor en cuestión se llama latrophilin / CIRL.

Hace poco más de dos años, los investigadores habían sorprendido a la comunidad científica al demostrar que ciertos receptores, incluyendo latrofilina, responder a estímulos mecánicos del entorno, por ejemplo, vibración, ondas sonoras o expansión. Al hacerlo, los receptores ayudan a los organismos a escuchar, perciben movimientos y controlan sus propios movimientos.

Cómo ingresa la información a la celda

En el momento, sin embargo, los detalles de la contribución de los receptores aún no estaban claros, es decir, cómo funciona el proceso a nivel molecular. Mientras tanto, los investigadores han podido arrojar luz sobre algunos detalles cruciales. Presentan sus resultados en el número actual de la revista científica eLife. Los autores principales del estudio son el Dr. Robert Kittel, quien dirige un grupo de trabajo en el Instituto de Fisiología / Departamento de Neurofisiología de la Universidad de Würzburg, y el profesor Tobias Langenhan, quien recientemente se mudó de Würzburg a la Universidad de Leipzig.

"Para que las células perciban y respondan a los estímulos externos, la información debe entrar de alguna manera dentro de la celda, "Robert Kittel explica el aspecto central del estudio. Esto se puede lograr a través de canales iónicos donde un estímulo mecánico se convierte en una respuesta eléctrica en un proceso muy sencillo y rápido.

Con el receptor de latrofilina las cosas son diferentes:"No forma un canal y no envía el estímulo eléctricamente, "Dice Kittel. En cambio, activa mensajeros intracelulares que desencadenan cascadas de señales especiales dentro de la célula que, en última instancia, también afectan a los canales iónicos. Según Kittel, por tanto, el receptor tiene un efecto modulador sobre la percepción del estímulo como una especie de controlador de volumen.

Colaboración con numerosos expertos

El estudio que se acaba de publicar es el resultado de la colaboración con especialistas de varios dominios en la Universidad de Würzburg, un aspecto que Robert Kittel aprecia especialmente.

Uno de los expertos que contribuyeron es el fisiólogo vegetal Profesor Georg Nagel, quien fue uno de los científicos que descubrió una técnica célebre que se conoció como "optogenética". El principio subyacente:Nagel caracteriza los canales iónicos y las enzimas que se pueden controlar con la luz. Robert Kittel y Tobias Langenhan utilizaron las larvas de Drosophila, la mosca de la fruta, por sus experimentos que son casi transparentes de modo que los investigadores pudieron estudiar el funcionamiento de los receptores con simples destellos de luz.

El segundo experto involucrado fue el profesor Markus Sauer, jefe del Departamento de Biotecnología y Biofísica del Biocentro de la Universidad de Würzburg. Con su equipo, Sauer desarrolló formas especiales de microscopía de fluorescencia de alta resolución. Esta microscopía de "súper resolución" permite obtener imágenes de estructuras y moléculas celulares con una resolución hasta diez veces mayor en comparación con los microscopios ópticos convencionales. "Al utilizar microscopía de superresolución, pudimos señalar la posición de la membrana celular donde se encuentra el receptor, "Dice Robert Kittel.

La Dra. Isabella Maiellaro y la Profesora Esther Asan también son especialistas en el campo de los procedimientos de imagen. Al asociarse con Isabella Maiellaro del Departamento de Farmacología, los investigadores pudieron visualizar directamente la señal del receptor intracelular. Esther Asan, Profesor del Instituto de Anatomía y Biología Celular II de la Universidad de Würzburg, también contribuyó al éxito del estudio con su experiencia en microscopía electrónica.

Es más, el proyecto fue apoyado por la amplia experiencia del profesor Matthias Pawlak en el Instituto de Fisiología de la Universidad de Würzburg en el campo de la fisiología sensorial y el Dr. Simone Prömel, farmacólogo de la Universidad de Leipzig. Robert Kittel ve estas colaboraciones como un buen ejemplo de cómo los métodos biotecnológicos modernos pueden ayudar a responder preguntas fisiológicas.

Una familia molecular muy importante

Latrophilin / CIRL es un miembro de una familia de moléculas que tiene más de 30 miembros en humanos:los llamados GPCR de adhesión, un subgrupo de receptores acoplados a proteína G (GPCR). Cientos de ellos están codificados en el genoma humano; Su importancia se sustenta, entre otras cosas, en el hecho de que alrededor de la mitad de todos los medicamentos recetados se dirigen a estos receptores y ayudan a tratar enfermedades comunes como la presión arterial alta. asma o Parkinson.

Esto muestra cuán importantes son los resultados de la investigación de los científicos de Würzburg y Leipzig. Después de todo, conocer lo que sucede dentro de las células es un requisito previo para desarrollar una mejor comprensión de los procesos patológicos y diseñar nuevas terapias. "Los procesos de biología celular están bien conservados en términos de evolución, ", Dice Robert Kittel. Mecanismos similares también funcionan en las células humanas.

Robert Kittel y Tobias Langenhan también son miembros de una unidad de investigación financiada por Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG FOR 2149) que estudia el comportamiento de señalización de los GPCR de adhesión. El estudio actual aprovecha la buena accesibilidad experimental de Drosophila para llevar nuevas tecnologías a un contexto biomédico más rápidamente. Esto permite describir por primera vez los mecanismos moleculares básicos. Estos mecanismos ahora se estudiarán en otros organismos y contextos fisiológicos en colaboración con otros científicos.