La investigación de CMU encuentra que el mineral es esencial para proteger el ADN
Cada vez que flexionas los bíceps o estiras el músculo de la pantorrilla, pones tus células bajo tensión. Cada movimiento que hacemos a lo largo del día, hace que nuestras células se estiren y se deformen.
Esta deformación celular puede ser peligrosa y potencialmente podría conducir a un daño permanente al ADN en nuestras células e incluso cáncer. Entonces, ¿cómo podemos mantener nuestros cuerpos en movimiento sin destruir constantemente nuestras células?
Gracias a un nuevo estudio realizado por el profesor de ingeniería química (ChemE) de la Universidad Carnegie Mellon, Kris Noel Dahl, y la profesora asociada, Sara Wickström de la Universidad de Helsinki, ahora sabemos que la respuesta está en un humilde mineral que consumimos todos los días.
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“Básicamente, cada vez que flexionamos un músculo, corremos el riesgo de dañar el ADN que podría provocar cáncer”, dice Dahl. “O lo estaríamos, es decir, si no fuera por el calcio en nuestras células”.
Su artículo reciente publicado en Cell marca la primera vez que los investigadores han demostrado definitivamente cómo las células mantienen su integridad estructural a pesar de la tensión de las fuerzas mecánicas.
“A medida que las células se estiran y comprimen a lo largo de nuestras actividades diarias”, dice Dahl, “tienen que reorganizar sus estructuras internas para compensar”.
“Nuestro estudio encontró que pueden hacer esto mediante el uso de calcio. Es como cuando estás atando un lazo en una cinta. Cuando tienes que mover las manos, le pides a alguien que ponga el dedo en el nudo para mantenerlo en su lugar y asegurarse de que no se deshaga. Para nuestras células, ese ‘dedo ‘es calcio “.
En particular, el calcio es esencial para proteger el núcleo de la célula y el ADN que contiene. Cuando el estiramiento mecánico actúa sobre la célula, deforma el núcleo, poniendo en riesgo el ADN del interior. Las células sanas pueden contrarrestar esta deformación mediante un ablandamiento nuclear dependiente del calcio, que permite que el núcleo se estire sin romperse.
Pero no montar esta respuesta puede provocar daños en el ADN, lo que puede provocar la muerte celular, la pérdida de la función celular adecuada o, en casos extremos, cáncer.
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“Nuestros colegas que investigan la ciencia de los materiales a menudo tratan de encontrar materiales que respondan a la fuerza”, dice Dahl. “Pero aquí hemos encontrado materiales que responden activamente dentro de las células vivas.
No solo existe una respuesta rápida usando calcio, también la respuesta a largo plazo es responsable de que las células resistan al estiramiento persistente, la alta amplitud, al cambiar la epigenética de la célula. Esto tiene implicaciones interesantes sobre cómo las células responden genéticamente, así como cómo responden los tejidos mecánicamente “.
“Todo este proyecto de investigación es verdaderamente un testimonio del espíritu colaborativo aquí en Carnegie Mellon”, dice Dahl. “El proyecto fue concebido durante una conferencia en Singapur, donde el profesor Wickström y yo nos reunimos. Recopilamos los datos usando un microscopio en Finlandia y los analizamos aquí en Carnegie Mellon usando algoritmos que desarrollamos en Pittsburgh. Esta es una colaboración verdaderamente global, el tipo que la cultura de CMU realmente fomenta “.
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A continuación, los investigadores utilizarán esta nueva comprensión de cómo las células responden al estiramiento para considerar qué les sucede a las células durante el proceso de envejecimiento. A medida que envejecemos, nuestras células y tejidos no se deforman tan bien como solían hacerlo, y las consecuencias de esta deformación reducida pueden conducir a un mayor riesgo de daño celular. La pregunta es, ¿las células no se deforman tan bien porque son más rígidas, lo que resulta en una disfunción celular? ¿O la disfunción celular conduce a una deformación reducida? El siguiente paso consistirá en estudiar la deformación celular en diferentes puntos a lo largo del proceso de envejecimiento, para determinar si es posible interrumpir este endurecimiento celular y mejorar la función celular durante el envejecimiento.
Universidad de Carnegie mellon
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