El papel de la división celular asimétrica en el desarrollo

Las células pueden dividirse de diferentes maneras. Uno de estos métodos se llama División Celular Asimétrica. Este proceso crea dos células hijas que son diferentes en tamaño o función. Esto es especialmente importante durante las primeras etapas del desarrollo en los embriones, donde necesitan formarse diferentes tipos de células.

Durante muchas divisiones asimétricas, la célula original, conocida como célula madre, se organiza de una manera específica. Esta organización permite que ciertas moléculas, llamadas determinantes del destino, se muevan a un lado de la célula. Cuando la célula se divide, estos determinantes se pasan de manera desigual a las células hijas. Esta compartición desigual ayuda a crear una variedad de tipos celulares a partir de la misma célula inicial.

En el embrión del gusano C. elegans, la división celular asimétrica produce una célula que formará parte del cuerpo y otra que se desarrollará en esperma u óvulos. Inicialmente, después de la fertilización, el nuevo embrión pasa por una etapa llamada meiosis. En esta etapa, algunas proteínas que se unen al ARN están distribuidas de manera uniforme por todo el citoplasma. Sin embargo, después de la meiosis, el embrión comienza a polarizarse, lo que significa que empieza a tomar una orientación específica. Este movimiento hace que ciertos factores se agrupen en la parte frontal de la célula, mientras que otros se juntan en la parte trasera. Cuando la célula se divide unos 20 minutos después de que la meiosis se completa, estos factores se heredan de manera desigual por las dos nuevas células formadas.

La primera célula se divide en dos: una sirve como célula del cuerpo (llamada AB) y la otra se convierte en la célula reproductiva (llamada P1). P1 seguirá dividiéndose, creando cada vez más células del cuerpo y reproductivas. Debido a esta división desigual, ciertas proteínas importantes que señalan y controlan el comportamiento celular solo están presentes en algunas células durante el desarrollo temprano.

#El papel de las Proteínas PAR en la polarización

El proceso de polarización en el cigoto está controlado por proteínas conocidas como proteínas PAR. Estas proteínas crean diferentes regiones en la superficie de la célula. La parte trasera de la célula tiene un grupo de proteínas llamadas PAR-1 que controlan el movimiento de algunas proteínas que se unen al ARN hacia la parte delantera de la célula. Esto significa que PAR-1 evita que estas proteínas se queden en la parte trasera.

A medida que comienza la polarización, se activa otra proteína, MBK-2. Esta proteína se adhiere a las proteínas que se unen al ARN, resultando en un gradiente que es más rico en la parte frontal de la célula, reflejando el movimiento de las proteínas anteriores.

A medida que la parte delantera de la célula se llena de ciertas proteínas, otras proteínas, como POS-1, MEX-1 y PIE-1, se agrupan en la parte trasera. Estas proteínas probablemente se pasarán a la célula reproductiva P1. Las pequeñas cantidades que AB recibe se descomponen, asegurando que solo P1 obtenga los componentes necesarios para formar células reproductivas.

La manera en que estas proteínas se quedan en la parte correcta de la célula depende de cómo se unen al ARN. Esto significa que permanecen en las partes de la célula donde se necesitan. La capacidad de una proteína, PLK-1, para añadir grupos fosfato a MEX-1 también impide que MEX-1 se quede en la región frontal.

#La función de MEX-1 y su importancia

MEX-1 es una proteína vital en el desarrollo celular temprano. Ayuda a guiar la colocación de otras proteínas importantes en las células correctas. MEX-1 también es necesario para el movimiento de los gránulos P, que son importantes para el desarrollo reproductivo.

En embriones que no tienen MEX-1, las funciones de las células del cuerpo y reproductivas se ven afectadas, lo que lleva a problemas en el desarrollo. MEX-1 se encuentra en la parte trasera de la célula y muestra un gradiente que es más alto en esa área.

Las investigaciones muestran que PLK-1 añade grupos fosfato a MEX-1, y esta adición impide que MEX-1 se quede en la parte frontal de la célula. Esto significa que MEX-1 se desplaza hacia la parte trasera de la célula, permitiendo que se pase a la célula reproductiva de manera efectiva.

#Caracterizando el movimiento de MEX-1

Para entender cómo MEX-1 se mueve en la célula, los investigadores observaron una versión de MEX-1 que brilla bajo cierta luz. Esta versión brillante mostró que MEX-1 está principalmente en la parte trasera de la célula antes de la división. Los estudios rastrearon cómo se mueve MEX-1, revelando que permanece más tiempo en la parte trasera en comparación con la parte delantera.

La presencia de MEX-5 y MEX-6, otras dos proteínas, es crucial para el movimiento adecuado de MEX-1. Cuando estas proteínas no estaban presentes, MEX-1 se encontró distribuido uniformemente por toda la célula en lugar de concentrarse en la parte trasera.

También se examinó la relación entre MEX-5/6 y PLK-1. MEX-5 se conecta con PLK-1, lo cual es importante para que MEX-1 se desplace hacia la parte trasera. En embriones donde esta conexión se interrumpió, MEX-1 no se movió como debería, quedándose tanto en la parte frontal como en la trasera de la célula.

#La importancia de la fosforilación de PLK-1

Se llevaron a cabo más estudios para determinar cómo PLK-1 afecta el movimiento de MEX-1. Se descubrió que hay lugares específicos en MEX-1 donde PLK-1 puede añadir grupos fosfato. Algunos experimentos mostraron que agregar estos grupos cambia cómo se comporta MEX-1. Cuando se alteraron sitios específicos en MEX-1, no se movió tan bien hacia la parte trasera de la célula.

MEX-1 que tuvo algunos de sus sitios de fosfato cambiados no funcionó tan eficazmente cuando los embriones se criaron a temperaturas más altas. Esto sugiere que estos grupos fosfato en condiciones normales son importantes para que MEX-1 funcione correctamente.

Incluso cuando MEX-1 fue alterado ligeramente, todavía pudo segregarse, mostrando que algunas diferencias no obstaculizan completamente su función. Algunas proteínas se comportan de manera diferente en comparación con MEX-1, lo que sugiere que diferentes proteínas pueden tener requisitos únicos para sus funciones.

#La relación entre MEX-1 y otras proteínas

MEX-1 no es la única proteína involucrada en este proceso. Otras proteínas, como POS-1 y PIE-1, también se transportan a la parte trasera de la célula. El movimiento de estas proteínas está influenciado por los mismos factores que ayudan a MEX-1.

Incluso si MEX-1 y POS-1 no son necesarios para que PIE-1 y los gránulos P se muevan, plantea preguntas sobre cómo estas proteínas interactúan entre sí. PLK-1 parece tener un papel en activar o desactivar estos movimientos, lo que lo convierte en un candidato para más estudios.

#Conclusión

La división celular asimétrica es un proceso complejo donde proteínas específicas juegan papeles cruciales. La forma en que las células se organizan y cómo comparten materiales genéticos influye en los tipos de células que se forman. MEX-1, junto con otras proteínas, demuestra cómo la fosforilación puede definir el destino de una célula. Entender estos procesos abre puertas para más investigación en el desarrollo celular y cómo los factores influyen en el crecimiento.

Los estudios futuros pueden revelar cómo PLK-1 puede impactar el comportamiento de otras moléculas importantes, incluida su función en separarse en diferentes partes de la célula. Estos hallazgos iluminan la fascinante mecánica detrás de cómo la vida se desarrolla a partir de una sola célula en muchos tipos especializados.

Resaltar la importancia de estos procesos nos recuerda la intrincada naturaleza de la vida a nivel celular. Cada paso en la división y diferenciación celular es crucial para el funcionamiento de un organismo, subrayando la importancia de la investigación en este ámbito. Entender estos mecanismos no solo revela las maravillas de la biología, sino que también proporciona ideas sobre posibles aplicaciones en medicina y biotecnología.