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La fuerza bruta para activar reacciones celulares

Las células tienen una serie de proteínas sensoras capaces de detectar cualquier estímulo (falta de nutrientes, agentes infecciosos, mutaciones, fallas fisiológicas, etc.) que activan reacciones en cadena para hacer frente a este estímulo. También hay muchos procesos que dependen de estímulos mecánicos como la contracción muscular y los procesos de transporte, pero uno de los más importantes, que depende de este tipo de fuerzas, se da en el torrente sanguíneo.


ResearchBlogging.orgCuando nos hacemos un corte o una herida, sangramos. Pero, como se activa la cicatrización de la herida y la coagulación de la sangre en nuestro organismo? La clave en este proceso es el factor de von Willebrand (VWF), un compuesto conformado por cientos de monómeros protéicos, cada monómero está unido al otro mediante el dominio A2. La VWF inicialmente es secretada por una VWF ultralarga (ULVWF) colapsada. Cuando el flujo sanguíneo es normal la ULVWF libera a la VWF, pero sus dominios A2 están plegados escondiendo los sitios donde las plaquetas se unen cuando hay que cicatrizar una herida. Cuando hay un corte o una herida, el flujo sanguíneo aumenta en esa zona estirando el dominio A2 y mostrando el sitio de unión de las plaquetas, esto para facilitar la cicatrización. Pero, que pasa cuando la VWF falla y el dominio A2 se estira sin que halla un corte o herida? Es aquí que se da una trombosis por la prematura agregación de plaquetas. Entonces, nuestro organismo debe tener un mecanismo para evitar esto.

El mecanismo usado por nuestro organismo usa una fuerza de cizalla para estirar a la VWF. Cuando se alcanza una determinada tensión, el dominio A2 se despliega y exhibe los residuos Tyr1605 y Met1606. Estos residuos son reconocidos por una metaloproteasa -la ADAMTS13- la cual corta a la VWF (A). Usando microscopios de fuerza atómica y pinzas ópticas (B), Zhang et al. logró medir la fuerza necesaria para desplegar el dominio A2 y observar el corte de la ADAMTS13 individualmente.

Zhang observó que con una fuerza aproximada de 11pN (C) se lograba desplegar el dominio A2, y que el corte sólo se hacía cuando el dominio A2 estaba desplegado y la fuerza es superior a 11pN (la fuerza actúa como cofactor de la ADAMTS13). Pero se observó que había un rango grande de fuerzas que desplegaban el dominio A2, dependiendo del tamaño de la cadena VWF. Zhang explicó que la tensión en el centro de la cadena era proporcional al cuadrado de la longitud de la cadena, de esta manera se diferenciaban las fuerzas entre las cadenas largas y las cortas. Usando una fuerza 11pN, Zhang calculó que el límite máximo del tamaño de la cadena era de 200 monómeros, similar al límite encontrado in vivo.

El equipo usado para este experimento -el microscopio de fuerza atómica y las pinzas ópticas- lo tenemos en nuestro país, seguramente se harán más investigaciones de este tipo y pondrán a nuestro país a la vanguardia del avance de la ciencia. Muchos procesos dependen de proteínas sensoras de fuerzas mecánicas, hasta la diferenciación celular depende de estas señales mecánicas.

Zhang, X., Halvorsen, K., Zhang, C., Wong, W., & Springer, T. (2009). Mechanoenzymatic Cleavage of the Ultralarge Vascular Protein von Willebrand Factor Science, 324 (5932), 1330-1334 DOI: 10.1126/science.1170905

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