estudio del citoesqueleto,videomicroscopia ,síndrome de kartagener
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La apreciación del carácterdinámico del citoesqueletoavanzó mucho durante los añosde 1950 y 1960, como resultadode una revolución de lamicroscopia óptica; elmicroscopio de fluorescenciatiene una participaciónpreponderante en estarevolución al permitir a losinvestigadores observar enforma directa los procesosmoleculares en las células vivas.
La técnica que se utiliza es colocar dentro de la célula como una proteína fusionada que
contiene proteína verde fluorescente
Otra técnica alternativa donde las subunidades proteicas de las estructuras
del citoesqueleto, como tubulina o queratina purificada, se marcan con fluorescencia in
vitro mediante enlace covalente con un pequeño pigmento fluorescente, las
subunidades marcadas se aplican luego por microinyección en una célula viva, donde se
incorporan en la forma polimérica de la proteína, como un microtúbulo o un
filamento intermedio, el comportamiento dinámico de la estructura fluorescente pude seguirse en el tiempo, conforme la célula
realiza sus actividades normales.
Cambios dinámicos de la longitud de los microtúbulos
dentro de una célula epitelial.
El microscopio de fluorescencia también puedeusarse para determinar la localización de unaproteína en concentraciones muy bajas dentro de lacélula, este tipo de experimentos se realiza conanticuerpos marcados con fluorescencia.
El uso de la videomicroscopia y los rayos láser para pruebas de
motilidad in vitro
El uso de la videomicroscopia y los rayos láser para pruebas de motilidad in vitro
Las imágenes digitales capturadas con cámaras de video modernas
tienen un contraste excepcional y pueden intensificarse usando
computadoras.
Microtúbulos (25nm) o vesículas de membrana (40 nm)
La aparición de la videomicroscopia de alta
resolución condujo a desarrollar pruebas de motilidad in vitro.
Detectar la actividad de una molécula de proteína individual que actúa como motor molecular.
•Esto permitió a los investigadores hacer mediciones que no eran posibles con las técnicas bioquímicas estándar.
Motilidad in vitro permite:
Los microtúbulos se unen a un cubreobjetos de vidrio
Cuentas microscópicas que contienen proteínas motoras unidas se colocan sobre los
microtúbulos mediante rayos láser enfocados.
Los rayos láser pasan a través de la lente del objetivo de un microscópico y ello produce una débil fuerza de atracción
cerca del punto de foco.
Como puede sujetar objetos microscópicos este aparato se
conoce como pinzas ópticas.
Con la presencia de ATP , los movimientos de una cuentas a
lo largo de un microtúbulo pueden seguirse con una
cámara de video.
Un tipo de prueba
El desarrollo de técnicas para trabajar con
moléculas aisladas coincidió con la creación de un nuevo campo de la
ingeniería mecánica
•nanotecnología
creación de “nanomáquinas”
diminutas (de 10 a 100 nm
de tamaño)
• Desempeñar actividades específicas en un mundo submicroscópico.
hallazgo y la destrucción de células cancerosas
individuales
Una de las mejores formas para aprender acerca de la función de un polipéptido particular es estudiar el fenotipo de las células en las que ese polipéptido esta ausente o no funciona.
Por ejemplo, el análisis del genoma de la mosca de la fruta indica que estos insectos tienen mas de 100 genes que codifican partes de los complejos de proteínas motoras. Cualquiera de estos genes puede aislarse, modificarse y desactivarse por medios genéticos.
Empleo de animales que carecen de un gen específico
La utilización de células con expresión excesiva de una proteína mutante negativa dominante, o sea células que elaboran grandes cantidades de una proteína no funcional
En la actualidad se estudia el uso de pequeñas moléculas de RNA de cadena doble (siRNA) que son complementarias al mRNA (ácido ribonucleico mensajero) que codifica una proteína particular.
Efectos de la desactivación génica en un organismo o célula se estudian con una de tres estrategias experimentales:
PERSPECTIVA HUMANA
LA FUNCIÓN DE LOS CILIOS EN EL DESARROLLO Y LA ENFERMEDAD
Cuando una persona se mira al espejo ve un organismo relevantemente
simétrico, uno cuya mitad izquierda es una imagen en espejo de la derecha.
Por otra parte, los cirujanos ven organismos muy asimétricos cuando
abren la cavidad torácica o abdominal de una persona. En ocasiones algún
medico encuentra un paciente en el que la asimetría entre los lados derecho e
izquierdo de las vísceras está invertido (situación conocida como situs
inversus).
Es una extraña malformación genética que
puede afectar a varios órganos y tiene un carácter hereditario.
Consiste en una alineación errónea de los órganos dentro
del cuerpo, colocándolos del lado opuesto (imagen de espejo).
Síndrome de Kartagener:
Infertilidad producida por inmovilidad del espermatozoide que presenta anormalidad del axonema a expensas de alteraciones en la dineina (proteína motora), microtúbulos centrales o estructuras radiales.Por la anormalidad en los cilios del sistema respiratorio tienen dificultad en remover las bacterias y los detritus = inf respiratorias.
Se presenta en personas con sindrome de Kartagener
¿ Por qué casi la mitad de ellos tiene inversión de la asimetría izquierda – derecha.?
El plan corporal básico de un mamífero se establece durante la gastrulación por un estructura llamada nodo embrionario
Cada célula que forma parte del nodo posee un solo cilio
Estos cilios tienen propiedades inusuales, carecen de los 2 microtúbulos centrales
Si la movilidad de estos cilios se altera, determinaría al azar la asimetría entre izquierda y derecha.
La rotacion de los cilios nodales mueve el líquido circundante al lado izquierdo de la línea media del embrión.
Como se demostró mediante el seguimiento del movimiento de las cabezas fluorescentes microscópicas.
Se propuso que el liquido extracelular movido por los cilios nodales contiene sustancias morfogenéticas, que se concentran al lado izquierdo del embrión, lo que conduce a la formación final de diferentes órganos a ambos lados de la línea media.
Esta preposición se apoya en estudios experimentales en los que se desarrolla embriones de ratones en cámaras miniaturizadas en las que podía imponerse un flujo artificial de líquido a través del nodo. Cuando los embriones se sometieron al flujo de líquido en dirección contraria a la que ocurre durante el desarrollo normal, los embriones desarrollaron la asimetría izquierda – derecha invertida.
Estudios en Ratones
Cilios primarios funcionan como antenas que detectan propiedades químicas y mecánicas de los líquidos en que se proyectan.
Las policistinas son proteínas en los cilios de las células epiteliales renales. Cuando aparecen mutaciones de los genes PKD 1 y 2, se desarrolla la enfermedad poliquística.
Hipótesis: anormalidad flujo de líquidos por los cilios, altera el flujo de calcio, produciendo una proliferación de las células epiteliales.
