Para moverse, las células deben poder cambiar rápidamente de forma. Un equipo de investigadores de la Universidad de Carolina del Norte en Chapel Hill muestra que las células logran esto almacenando « piel » extra en pliegues y protuberancias en su superficie. Este exceso de superficie celular puede desplegarse rápidamente para cubrir protuberancias temporales y luego plegarse para la próxima vez. El estudio aparece el 17 de mayo en el Biophysical Journal.

Las membranas celulares son muy flexibles, pero solo pueden estirarse aproximadamente un 3% sin romperse. Tener arrugas adicionales en el área de la superficie que pueden expandirse a pedido permite que las células se muevan y se dividan mientras mantienen de manera segura el volumen celular y la integridad de la membrana.

« Es una medida de seguridad porque no se puede estirar la membrana celular, y si se rompe, la célula se lisará y morirá, por lo que las células deben tener esta reserva », dice la primera autora Maryna Kapustina, biofísica de la Universidad de Carolina del Norte. en la Colina de la Capilla. « Estas proyecciones pueden almacenar cantidades masivas de superficie celular y son muy dinámicas, lo que significa que pueden desmontarse rápidamente y reconstruirse inmediatamente en otros lugares de la periferia celular ».

Las protuberancias de la superficie celular tenían varias formas y tamaños. Algunas, llamadas vesículas, son protuberancias pequeñas y redondeadas en la superficie celular con muy poca estructura interna. Las ampollas se forman en segundos y se encogen después de varios minutos. Las protuberancias locomotoras más grandes tardan más en formarse, pero pueden durar más de una hora gracias a su estructura interna de apoyo, que está hecha de proteínas como microtúbulos y actina.

Los investigadores utilizaron microscopía electrónica y de fluorescencia para observar células redondeadas, con forma de cigarro y de forma irregular que estaban incrustadas en una matriz de colágeno 3D, una malla de fibras de colágeno a través de la cual las células podían exprimirse y migrar. Utilizaron etiquetas fluorescentes para capturar lapsos de tiempo de la locomoción y la dinámica de la superficie de las células en el transcurso de varias horas.

El equipo demostró que cuando las células estaban redondeadas, sus superficies eran ásperas y complejas; cubierto con numerosas proyecciones superficiales diminutas, como vesículas, microvellosidades, filopodios y pliegues. Sin embargo, cuando las células extendían las protuberancias, estas arrugas adicionales de « piel » se desplegaban y sus superficies se volvían relativamente suaves, especialmente en las regiones adyacentes a las protuberancias.

Los investigadores creen que el exceso de superficie celular es importante durante la locomoción tanto mesenquimatosa como ameboidea, las dos formas principales en que se mueven las células. Durante la locomoción mesenquimatosa, las células se adhieren a las superficies de su entorno y luego usan fuerzas contráctiles para empujarse entre las fibras de colágeno o arrastrarse a lo largo de superficies 2D. Durante la locomoción ameboidea, que permite un movimiento mucho más rápido, las células no dependen de las adherencias, sino que son impulsadas por los movimientos rápidos de las protuberancias « ampollas » más pequeñas.

El equipo cree que los microtúbulos juegan un papel importante en la regulación del exceso de superficie celular durante la locomoción tanto mesenquimatosa como ameboidea, aunque su función exacta no está clara. « Los microtúbulos podrían proporcionar soporte mecánico para la superficie celular, o podrían tener algo que ver con la activación de la actina debajo de la membrana celular para crear un sitio activo para una protuberancia estable », dice Kapustina. « Cuando no tienes este sitio activo para crear una protuberancia estable, las células básicamente forman vesículas ».