A equipe pode deformar oócitos de estrela do mar de maneiras diferentes (uma leve pitada em uma extremidade neste caso), ativando optogeneticamente diferentes áreas da célula.
Jinghui Liu, laboratório Fakhri
UM Células musculares em forma de eixo, um neurônio semelhante a uma árvore, uma célula sanguínea em forma de disco e uma célula da pele poligonal, todas surgem de células-tronco esféricas. As células têm uma capacidade dinâmica de mudar seus forma Em sintonia com as necessidades do organismo; Eles alongam e beliscam durante a divisão, deformam -se em resposta a pistas das células circundantes durante a formação de tecidos, estendem e retraem protrusões para migrar durante a cicatrização de feridas e assumem formas únicas para poder desempenhar funções específicas, como transmissão de sinal nos neurônios.1 Quais são as regras que impulsionam essas transformações? Nikta Fakhrium biofísico do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) está tentando responder a essa pergunta.
Nikta Fakhri, biofísica do Instituto de Tecnologia de Massachusetts, estuda as regras físicas que impulsionam o crescimento e o desenvolvimento celular.
Adam Glanzman
Os cientistas sabem que as mudanças de forma das células são reguladas por redes complexas de reações químicasmas eles lutaram para recapitular esses circuitos quimiotecânicos in vitro para criar células sintéticas.2 Agora, em um estudo recente publicado em Nature PhysicsAssim, Fakhri e sua equipe projetaram uma enzima ativada pela luz para controlar a forma dos oócitos de estrela do mar.3 Esse avanço poderia um dia ser aplicado para a liberação regulamentada de medicamentos e a cicatrização acelerada de feridas.
Quando Fakhri trabalhou pela primeira vez com sistemas celulares in vitro durante sua pesquisa de pós -doutorado, ela notou certos desafios. “Os sistemas reconstituídos são muito difíceis de chegar ao ponto de fazer exatamente o que você vê nos sistemas vivos”, disse Fakhri. Então, quando ela estabeleceu seu próprio grupo no MIT, Fakhri estava procurando uma mudança. Por acaso, um colega ao lado estava trabalhando em um modelo animal único que capturou o interesse dos biólogos desde o século XIX: a estrela do mar. “Eu amo organismos marinhos. Sua diversidade de fenótipos de forma e comportamento é absolutamente incrível”, disse Fakhri.
Um circuito químico evolutivamente conservado controla a forma das células do ovo de estrela do mar. Um dos principais componentes dessa rede é o fator de troca de nucleotídeos de guanina enzimática (Rho-GEF), que estimula o crescimento e expansão das fibras microcópicas microscópicas próximas à superfície da célula, criando assim mudanças locais na forma celular.2 Fakhri e seus colegas projetaram um sistema pelo qual eles poderiam controlar a morfologia das células através de uma variedade de Rho-Gef ativada pela luz. Quando eles injetaram o Rho-Gef modificado em oócitos de estrela do mar e iluminaram pontos específicos na superfície celular, eles observaram o recrutamento de filamentos de actomiosina em direção à membrana celular nesses locais, o que levou a mudanças de forma localizadas. Usando esse método, eles podem modificar as células para aparecer quadrado ou ter pequenos vales e picos em suas membranas.
“As pessoas fazem optogenética há algumas décadas, mas tendemos a ter uma compreensão mais confusa do que estamos controlando”, disse Amy Maddoxum biólogo celular da Universidade da Carolina do Norte em Chapel Hill, que não esteve envolvido no estudo. “(A equipe de Fakhri) chegou a um ponto com essa ferramenta em que podem prever com muita precisão como seus experimentos serão divulgados.”
Fakhri ainda se lembra da primeira vez que a equipe observou as mudanças de forma induzida pela luz. “Foi pouco antes do Natal e meu aluno enviou um e -mail para um vídeo da cela dizendo: ‘Este é um presente de Natal'”, disse ela. “Foi incrível!” Ao contrário de estudos anteriores nos quais os cientistas tentaram mexer com a forma celular, alterando optogeneticamente as fibras de actomiosina, visando um candidato a montante forneceu Fakhri e sua equipe com mais controle sobre os fenótipos celulares.
O estudo é um ponto de partida para vários caminhos no campo da forma das células. “Imagino que haverá adoção da teoria e da ferramenta optogenética por pessoas que estudam outras mudanças de formato celular, como citocinesia, motilidade celular e interações células-células”, disse Maddox.
