Una de las razones clave de la mortalidad por cáncer es el comportamiento altamente invasivo de las células cancerosas, que a menudo se debe a metástasis agresivas. La metástasis es facilitada por varios factores de crecimiento y citocinas secretadas por las células del sistema inmunológico. que operan a través de varias vías de señalización. Notablemente, estas vías de señalización ingresan al núcleo a través del complejo de poros nucleares (NPC), que se supone que actúa como portero del núcleo. NPC es, De hecho, una nanomáquina que consta de múltiples copias de aproximadamente 30 proteínas diferentes, colectivamente llamado nucleoporina.

Aunque las moléculas pequeñas pueden atravesar los poros nucleares con bastante libertad, Las moléculas de más de 40 kDa podrían hacerlo de manera efectiva solo uniéndose a proteínas transportadoras específicas que interactúan con FG-Nups (las nucleoporinas tienen unidades repetidas de dos aminoácidos fenilalanina (F) y glicina (G), que son las proteínas de los tentáculos que tienen funciones específicas y de selección en el transporte de los poros. Aunque se proponen diferentes modelos, La forma en que FG-Nups participa en el transporte núcleo-citoplasma sigue siendo en gran parte desconocida. Sin embargo, la evaluación concomitante de estructuras y dinámicas nanoscópicas ha sido técnicamente inviable, una situación que prevalece a lo largo de la investigación en biología celular. Se pensaba que la visualización directa de la dinámica de los NPC a una resolución a nanoescala era imposible.

El equipo de investigación de la Universidad de Kanazawa investigó este importante tema y obtuvo resultados innovadores mediante la combinación de imágenes de células vivas de alta resolución. microscopio de electrones, y AFM de alta velocidad (HS-AFM) que se desarrolla por sí mismos para investigar la dinámica espacial y temporal nanoscópica nativa en estructuras NPC en las células de cáncer de colon.

Primero, generaron líneas celulares estables de NPC que expresan GFP (proteína verde fluorescente) y se confirmaron mediante microscopía fluorescente. Próximo, aislaron la envoltura nuclear altamente purificada que se confirmó mediante el uso de microscopía electrónica de tinción negativa y microscopía confocal. Luego, iniciaron la observación de cambios espacio-temporales a escala de milisegundos y nanómetros de la estructura de NPC en estado nativo en células de cáncer de colon mediante la combinación de imágenes de células vivas de alta resolución y microscopía electrónica. Notablemente, realizaron la observación de la envoltura nuclear viva y los poros nucleares utilizando HS-AFM.

El equipo de investigación de la Universidad de Kanazawa fue, Por supuesto, exitoso en la obtención de imágenes de la dinámica de las proteínas NPC en las células cancerosas, que son los componentes básicos del poro nuclear (Figura 1). MLN8237 / alisertib, un inductor apoptótico y autofágico, actualmente se encuentra en varios ensayos clínicos sobre el cáncer. Se informó que este fármaco inhibe la expresión y las actividades de las nucleoporinas. Los investigadores visualizaron FG-Nups nativos y tratados con fármacos mediante HS-AFM. En particular, los FG-Nups extendidos y retraídos que tenían una apariencia de telaraña de araña se perdieron en las muestras tratadas con fármaco (Figura 2). El equipo de investigación concluyó que a través de HS-AFM, visualizaron la deformación y pérdida de la barrera de poros nucleares FG-Nups, que podría ser el primer código nano moribundo descubierto en el mundo.

El presente estudio del equipo de investigación de la Universidad de Kanazawa permitió la visualización de la estructura y dinámica del poro de la membrana nuclear a escala nanométrica. y se muestra que la deformación y pérdida de la barrera de poros de la membrana nuclear sería uno de los códigos moribundos de las células cancerosas. Estos hallazgos representan un nuevo paradigma en nuestra comprensión del transporte nuclear, que tiene, hasta este punto, siguió siendo un problema enigmático en todo el campo de la nanomedicina y la biología celular. Los hallazgos actuales se basan en la tecnología de imágenes biológicas de coronación desarrollada en la Universidad de Kanazawa. Este estudio tiene aplicaciones médicas que incluyen actuar como una nueva "nanoendoscopia" para visualizar orgánulos intracelulares como el núcleo y los poros nucleares, y dinámica molecular en células cancerosas y otras enfermedades.