Embora muitas das células que constituem nossos corpos sejam essencialmente de natureza moles, elas têm algumas estruturas internas que precisam (principalmente) manter sua forma. Isso inclui o núcleo que armazena com segurança nossas instruções genéticas, aninhadas em configurações específicas.

Como todos os nossos órgãos celulares, o núcleo é ancorado no lugar por uma rede de filamentos chamada citoesqueleto.

Este citoesqueleto também desempenha um papel importante na forma como as células se movem, o que determina coisas cruciais como a forma como nos desenvolvemos, como os órgãos funcionam e como o câncer invade nossos corpos.

Até agora, os movimentos das células foram estudados principalmente em um ambiente 2D. Isso é claramente muito diferente dos mundos 3D de nossos corpos, então uma equipe de pesquisadores da França deu uma olhada mais de perto em como as células navegam em obstáculos 3D e capturou algumas imagens incríveis.

A bióloga molecular da Universidade de Estrasburgo Emilie Le Maout e seus colegas montaram uma pista de obstáculos de túneis. Alguns estavam abertos e outros com constrições, com alguns gargalos menores que o núcleo de uma célula.

Como mostra o GIF abaixo, as células de fibroblasto testadas – células que compõem o tecido conjuntivo importante para a cicatrização de feridas e formação de colágeno – podem se distorcer para passar.

(Le Maout et al, Biophysical Journal, 2020)

A equipe também descobriu que, quando a lacuna é muito pequena para o núcleo caber, as células param. Algumas células então parecem se ancorar e puxar até que seu núcleo se comprima o suficiente para passar também.

Outro GIF mostrou como a queratina se acumula na extremidade posterior do núcleo durante esse processo de compressão. A queratina é um componente de uma das três redes de filamentos que compõem o citoesqueleto. Ele desempenha um papel na construção e desmontagem rápida desses andaimes.

(Le Maout et al, Biophysical Journal, 2020)

Esse rearranjo da queratina pode ser o que permite que a célula se distorça, então Le Maout e sua equipe testaram essa teoria com células epiteliais escamosas orais mutantes – as células que revestem sua boca.

A mutação produz proteínas de queratina deformadas que estão ligadas a cânceres encontrados neste tipo de tecido. As células mutantes não conseguiam ultrapassar os gargalos, sugerindo que a queratina é crítica para o processo de esmagamento, talvez do núcleo.

“Como a parada inicial no capilar é crítica para as células tumorais metastatizarem para locais secundários em órgãos distantes, o bloqueio pela queratina mutante pode fornecer vantagens para a propagação, sobrevivência e proliferação do tumor”, disse o biofísico celular da Universidade de Estrasburgo Daniel Riveline.

“Estudos futuros podem usar esta estratégia de canal para identificar redes de sinalização que são modificadas no contexto do câncer.”

Pesquisas anteriores mostraram que há um limite para o quanto o núcleo pode ser distorcido. Ela explode se for comprimida demais, liberando o precioso DNA no citoplasma da célula, que contém enzimas destruidoras de DNA que protegem contra vírus.

Uma ruptura na membrana nuclear “é a pior coisa que pode acontecer a uma célula e fazer com que ela sobreviva”, disse o biólogo celular Matthieu Piel à Science em 2016. As células têm mecanismos para reparar rapidamente esse dano, mas alguns deles podem levar a morte celular ou câncer.

Le Maout e a equipe também descobriram que as células testadas se moviam em direções de gradientes químicos quando estes estavam presentes, caso contrário, aventurando-se em áreas de simetria quebrada. Sem essas quebras de uniformidade, as células continuariam na direção para a qual estão voltadas ao entrar em um novo tubo.

Entender mais sobre as regras e limites dos movimentos celulares pode revelar novas maneiras de repará-los quando as células dão errado – um passo sutil, mas vital para nossa compreensão do câncer.

Esta pesquisa foi publicada no Biophysical Journal.

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