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Usando nuevas técnicas de imagenología de alta resolución, los investigadores de MDC y sus colegas han rastreado la titina, la proteína más grande del cuerpo, en tiempo real a través de todo su ciclo de vida. El método y los resultados podrían proporcionar nuevos conocimientos sobre el desarrollo muscular, así como el tratamiento de los músculos dañados y las enfermedades cardíacas.
Miocitos en Navidad (collage hecho de células individuales que expresan titin-GFP y titin-DsRed)
© AG Gotthardt, MDC
La remodelación de los cardiomiocitos incluye el ensamblaje y crecimiento del sarcoma (rayas rojas y verdes, 12 horas).
© AG Gotthardt, MDC
Mientras las luces centelleantes iluminan la temporada navideña, los investigadores del Max Delbrück Center for Molecular Medicine son aclamados por las luces rojas y verdes por una razón completamente diferente. Usando sondas de colores, un equipo ha rastreado el ciclo de vida completo de la titina, la proteína más grande del cuerpo conocida por jugar un papel clave en el tejido muscular. La observación de la titina desde la síntesis hasta la degradación ha proporcionado una visión novedosa de la formación de los sarcomas, las principales unidades contráctiles del corazón y del músculo esquelético. Los resultados fueron reportados en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences.
La titina es una molécula tan grande que su análisis proporciona desafíos únicos. El equipo colocó etiquetas fluorescentes rojas y verdes en los extremos opuestos de la proteína, lo que les permitió observar los movimientos precisos de la titina en las células musculares derivadas del corazón del ratón, llamadas cardiomiocitos.
"Los cardiomiocitos son altamente especializados y no pueden saltarse un latido", dijo Michael Gotthardt, que dirige el Laboratorio de Biología Celular Neuromuscular y Cardiovascular del MDC y encabezó la investigación. "Podemos ver cómo se hace y se inserta el titín en el miofilamento mientras todo sigue funcionando. Es hermoso de ver."
No sólo una imagen bonita
La información obtenida al poder ver el titin en tiempo real es significativa. Durante mucho tiempo se ha asumido que la titina es la columna vertebral rígida de los sarcomas, los segmentos funcionales básicos del corazón y los músculos esqueléticos que se expanden y contraen. Resulta que la titina es mucho más dinámica de lo que se pensaba, dijo Gotthardt.
Las células del músculo cardíaco parecen tener una reserva de titina soluble esparcida por todo el sarcoma, lista para reemplazar las proteínas dañadas en el proceso repetitivo de expansión y contracción muscular. Las proteínas que se extienden en exceso se extraen de las células y luego se degradan. Todo esto sucede en el transcurso de unas pocas horas, lo cual suena rápido, pero en realidad es mucho más largo que para cualquier otra proteína sarcomérica.
La gran cantidad de titina localizada fuera del sarcoma fue una sorpresa, vista por primera vez gracias al nuevo modelo genético de ratón y la técnica de imagenología, dijo Gotthardt. Otro hallazgo inesperado fue la diversidad de moléculas de titina, llamadas isoformas, que se observaron. Las proteínas que se mueven más rápido son probablemente diferentes de las isoformas que las que se mueven más lentamente.
"Esta es una mirada a la vida real del sarcoma", dijo Gotthardt. "Podemos entender la formación y remodelación de la estructura del miofilamento, que tiene relevancia para la enfermedad humana y el desarrollo."
Posibles aplicaciones
Las sondas fluorescentes pueden ayudar a los investigadores a estudiar cómo se reconstruyen los músculos después del ejercicio, o cómo se remodelan los músculos cardíacos después de un ataque cardíaco. También podrían ayudar a comprender mejor las enfermedades cardiacas asociadas con mutaciones en otras proteínas sarcoméricas, señaló Franziska Rudolph, primera autora del artículo.
"Esto es asombroso, seguir las variantes endógenas de titina en tiempo real de principio a fin", dijo Rudolph. "Tantos experimentos son posibles con estos modelos de ratón y diferentes técnicas de imagen."
Por ejemplo, la técnica podría ser usada potencialmente para rastrear las células implantadas para ver qué tan bien se están integrando con la fibra muscular nativa, y si se conectan apropiadamente con sus nuevos vecinos para trabajar como una unidad o no. Este conocimiento podría mostrar si las terapias basadas en células son efectivas.
Validar las herramientas novedosas y establecer métodos para el análisis de imágenes fue un desafío y requirió la colaboración de colegas del Instituto de Biología de Sistemas Médicos de Berlín del MDC, del Centro Médico de la Universidad de Göttingen y de la Universidad de Arizona. El equipo trabajó duro para mostrar cómo las proteínas fluorescentes, que se generan genéticamente, no tuvieron efectos secundarios inesperados en el desarrollo y la función muscular o de titina.
Los investigadores del MDC continúan investigando la titina con las nuevas herramientas, incluyendo cómo responden los músculos esqueléticos al ejercicio.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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