Sci Simple

New Science Research Articles Everyday

# Biologia # Biologia Celular

A Dança Enrolada da Assimetria na Vida

Movimentos pequenos nas células criam as diferenças entre a esquerda e a direita nos animais.

Mi Jing Khor, Gaganpreet Sangha, Kenji Sugioka

― 7 min ler


A Ciência da Assimetria A Ciência da Assimetria Esquerda-Direita organismos. diferenças entre os lados do corpo nos Os movimentos das células moldam as
Índice

No reino animal, algumas criaturas mostram uma diferença clara entre seus lados esquerdo e direito, como os humanos que têm o coração do lado esquerdo. Essa característica estranha é chamada de assimetria esquerda-direita. A maioria dos animais, especialmente os com simetria bilateral, tem partes do corpo que são espelhadas. No entanto, quando se trata de órgãos internos, as coisas podem ficar bem complicadas. Tem uma maneira curiosa de como essa assimetria se desenvolve, e os cientistas deram uma olhada mais de perto em como isso acontece no nível celular durante uma fase inicial da vida.

O Básico da Assimetria Esquerda-Direita

A assimetria esquerda-direita se refere aos diferentes formatos e posições das partes do corpo em cada lado de um organismo. Por exemplo, na maioria dos animais, o coração fica do lado esquerdo e o fígado do lado direito. Isso não é apenas uma arrumação aleatória; existem processos específicos que levam a essas diferenças. Os principais personagens dessa história são as estruturas minúsculas dentro das nossas células e os movimentos que elas fazem durante a divisão celular, o processo em que uma célula se divide em duas.

Quiralidade: Uma Palavra Chique para Torção

Tem um conceito especial chamado quiralidade, que significa que um objeto não pode ser sobreposto à sua imagem espelhada. É como sua mão esquerda ser diferente da sua mão direita. Nas células, a quiralidade pode ser vista em como elas se movimentam e como são moldadas. Algumas células giram em uma direção específica ou têm uma forma única que contribui para a torção geral do plano corporal de um animal.

Como as Células Adquirem Sua Quiralidade

Durante a divisão celular, as células passam por uma série de movimentos cuidadosamente coreografados. Em termos mais simples, é como uma dança! A dança das células não é aleatória; proteínas específicas guiam como elas giram e se movem. Um dos principais suspeitos nesse caso é um grupo de proteínas chamadas Cadherinas, que ajudam as células a grudar umas nas outras. Essas proteínas também parecem desempenhar um papel em como as células se torcem enquanto se dividem.

Observações em C. elegans

Já rolou bastante pesquisa sobre uma minhoca minúscula chamada C. elegans. Esse carinha, que tem só cerca de um milímetro de comprimento, é um modelo excelente para estudar como as células se dividem e se desenvolvem. Os pesquisadores notaram coisas interessantes sobre como suas células se movem e se dividem em um estágio muito inicial. Nesse estágio de 2 células, os cientistas descobriram que uma das células, chamada AB, se divide, e essa divisão não acontece simetricamente.

Quando a AB se divide, ela tende a puxar para um lado. Essa ação é causada por um movimento de torção específico que acontece durante o processo de divisão celular. Pense nisso como um elástico sendo torcido antes de ser solto. Essa torção não é qualquer torção; ela estabelece a assimetria esquerda-direita para o organismo todo!

O Papel das Cadherinas

Entre as ferramentas que ajudam nessa dança de divisão, as cadherinas têm um papel de destaque. Essas proteínas criam uma ligação tipo cola entre as células. Em C. elegans, tem uma cadherina específica conhecida como HMR-1. Acontece que essa cadherina não está só esperando algo acontecer. Durante a divisão da célula AB, a HMR-1 se desloca de uma maneira que contribui para essa assimetria esquerda-direita.

Conforme a célula AB se divide, essa cadherina forma uma mancha que torce. A ação de torção da mancha de cadherina parece empurrar toda a atividade da célula para um lado do corpo. Essa torção da mancha é como dar corda em uma mola, pronta para liberar energia, o que influencia a direção em que o Anel contrátil — uma estrutura que ajuda as células a se dividirem — se move.

Fluxo Cortical Quiral: A Dança da Membrana

Outro aspecto fascinante de todo esse processo é o que os cientistas chamam de "fluxo cortical quiral." Assim como uma pista de dança pode ter muito movimento, a membrana da célula, onde a ação acontece, também está se movendo. Esse movimento da camada externa da célula é essencial. A maneira como essa camada flui ajuda a guiar a torção das manchas de cadherina e, consequentemente, ajuda a estabelecer aquela assimetria esquerda-direita tão importante.

Quando os pesquisadores mexeram nesse fluxo usando alguns truques químicos, descobriram que, se o fluxo fosse interrompido, a torção das manchas de cadherina parava. E, assim, o deslocamento para a direita do anel contrátil também desaparecia! É como uma equipe de dança perdendo o ritmo — tudo sai do compasso.

Juntando Tudo

Colocando as peças do quebra-cabeça juntas, vemos uma reação em cadeia. O processo começa com a célula se dividindo, o que ativa o fluxo cortical quiral. Em seguida, vem a torção das manchas de cadherina. Por fim, essa torção guia como o anel contrátil se fecha, criando uma tendência para um lado do corpo.

O que isso significa em termos mais simples? Significa que, durante os estágios iniciais, pequenos movimentos e a torção das proteínas ajudam a estabelecer o design esquerda-direita que afeta como todos os órgãos serão posicionados depois. Cada um desses pequenos processos é crucial para garantir que as partes certas caiam nos lugares certos.

A Visão Mais Ampla

Agora, você deve estar se perguntando por que isso importa. Entender como esses processos funcionam ajuda os cientistas a descobrir como os planos básicos do corpo são estabelecidos. Esse conhecimento pode ter implicações de longo alcance — tudo, desde entender distúrbios de desenvolvimento até descobrir como diferentes espécies evoluem suas características únicas.

É importante notar que, embora essas descobertas tenham sido feitas em C. elegans, truques similares provavelmente acontecem em outros animais também. A natureza adora reutilizar estratégias bem-sucedidas!

Direções Futuras

Conforme os pesquisadores aprofundam nesse tópico, há muitas perguntas emocionantes a serem exploradas. Por exemplo, como essas proteínas se comunicam e coordenam seus movimentos? Existem outros fatores envolvidos na criação dessa assimetria esquerda-direita? E há um jeito de manipular esses processos em um ambiente de laboratório para potenciais aplicações médicas?

Conclusão

Então, tá aí! Um olhar sobre o mundo minúsculo de C. elegans revela uma dança complexa de células, proteínas e movimentos que estabelecem a base para a assimetria esquerda-direita vista em muitos animais. É um lembrete de que até as criaturas mais pequenas têm sistemas sofisticados em ação, transformando movimentos simples na linda complexidade da vida. Quem diria que uma minhoca poderia nos ensinar tanto sobre ser diferente de um lado pro outro? Da próxima vez que você olhar pra sua mão esquerda e depois pra sua direita, dê uma pequena acenada de agradecimento pela ciência que tá por trás de tudo isso!

Fonte original

Título: Cytokinesis-dependent twisting of HMR-1/Cadherin regulates the first left-right symmetry-breaking event in Caenorhabditis elegans

Resumo: Diverse mechanisms for establishing cellular- and organismal-level left-right (L-R) asymmetry emerged during the evolution of bilateral animals, including cilia-based and actomyosin-dependent mechanisms. In pond snails and Caenorhabditis elegans, cell division plays a critical role in regulating both levels of L-R asymmetries. However, the precise mechanism by which cell division breaks cellular-level L-R symmetry remains elusive. Here, we show that cytokinesis-induced cortical flow twists the cell-cell adhesion pattern, which in turn controls the L-R asymmetrical constriction of the contractile ring, thereby breaking the first L-R body symmetry in C. elegans. During the second mitosis of C. elegans embryos, we discovered the twisting of the HMR-1/cadherin patch at the cell-cell contact site. The HMR-1 patch twisting occurs within a few minutes upon cytokinesis onset, with individual cadherin foci within the patch exhibits directional flow and coalescence. This cell type exhibits chiral cortical flow, characterized by counter-rotational surface flows in the two halves of the dividing cell. We found that this chiral cortical flow plays a critical role in regulating HMR-1 patch twisting by inducing cadherin flow. As the HMR-1 patch twists, the contractile ring preferentially associates with HMR-1 on the right side of the embryo. We demonstrate that HMR-1 patch twisting regulates the L-R asymmetric ring closure. This study uncovers an interplay between three fundamental cellular processes--cell-cell adhesion, cytokinesis, and cell polarity-- mediated by cadherin flow, shedding light on cadherin flows role in cellular patterning during development.

Autores: Mi Jing Khor, Gaganpreet Sangha, Kenji Sugioka

Última atualização: 2024-12-17 00:00:00

Idioma: English

Fonte URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.12.12.628066

Fonte PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.12.12.628066.full.pdf

Licença: https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/

Alterações: Este resumo foi elaborado com a assistência da AI e pode conter imprecisões. Para obter informações exactas, consulte os documentos originais ligados aqui.

Obrigado ao biorxiv pela utilização da sua interoperabilidade de acesso aberto.

Artigos semelhantes