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miércoles, julio 24, 2024

La física de las gotas de grasa revela el peligro del ADN


La grasa es una parte normal y necesaria del cuerpo. Las células grasas almacenan y liberan energía, además de desempeñar un papel importante en la regulación hormonal y la inmunidad.

En las últimas décadas, un aumento preocupante de las enfermedades metabólicas, como las enfermedades cardiovasculares, la presión arterial alta y la diabetes, ha centrado la atención científica en la biología y la química de la grasa, lo que ha dado lugar a una gran cantidad de información sobre cómo funcionan las células grasas.

Pero las células grasas y sus actividades metabólicas son sólo una parte de la historia.

Las gotitas de lípidos llenas de grasa, pequeñas esferas de grasa muchas veces más pequeñas que las células grasas, son un tema de creciente interés científico. Encontró adentro En muchos tipos de células diferentes, estas partículas lipídicas han sido poco comprendidas durante mucho tiempo. Los estudios han comenzado a arrojar luz sobre la participación de estas gotitas en las funciones metabólicas y la protección celular, pero todavía no sabemos casi nada sobre la naturaleza física de la grasa.

Ahora, investigadores de la Facultad de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de la Universidad de Pensilvania han mirado más allá de la bioquímica para publicar un trabajo innovador sobre la física de estas gotas, revelando que son una amenaza potencial para el núcleo de una célula. En la edición de agosto del Revista de biología celularson los primeros en descubrir la sorprendente capacidad de las gotitas de lípidos llenas de grasa para indentar y perforar el núcleo, el orgánulo que contiene y regula el ADN de una célula.

Lo que está en juego en sus hallazgos es mucho: una ruptura del núcleo puede provocar un daño elevado en el ADN, que es característico de muchas enfermedades, incluido el cáncer.

El estudio fue dirigido por Dennis E. Discher, profesor Robert D. Bent en el Departamento de Ingeniería Química y Biomolecular, Irena Ivanovska, Ph.D. Investigador asociado en el Laboratorio de Biofísica Celular y Molecular de Penn, y Michael Tobin, Ph.D. Candidato en el Departamento de Bioingeniería.

«Intuitivamente, la gente piensa que la grasa es blanda», dice Discher. «Y a nivel celular lo es. Pero en este pequeño tamaño de gota (que mide sólo unas pocas micras en lugar de los cientos de micras de una célula grasa madura) deja de ser blanda. Su forma tiene una curvatura mucho mayor, doblándose otros objetos muy bruscamente. Esto cambia su física en la célula. Puede deformarse. Puede dañar. Puede romperse».

«Imagínate», añade Ivanovska, «intentar reventar un globo con el puño. Imposible. Puedes deformar el globo, pero no lo perforarás. Ahora imagina que intentas reventarlo con un bolígrafo. Esa es la diferencia entre una célula grasa y una célula con pequeñas gotas de grasa en el cuerpo. Es una diferencia física fundamental, no metabólica».

La investigación del equipo reformula la investigación científica sobre la grasa, subrayando que el papel de la grasa en el cuerpo es mucho más que un simple número en la balanza.

«Esto no está concebido canónicamente», dice Tobin. «Se trata de cómo la grasa funciona a escalas más pequeñas que una célula y plantea riesgos físicos para los componentes celulares, incluso a nivel del ADN».

El trabajo del equipo se basa en una década de investigación fundamental, incluidas las principales contribuciones de Ivanovska, sobre el comportamiento de las proteínas nucleares que confieren al núcleo sus cualidades estructurales protectoras. Estas proteínas son dinámicas y cambian de nivel para responder a sus entornos mecánicos y proporcionar lo que el núcleo necesita para mantener su integridad.

«Hay un proceso constante de reparación del daño del ADN que ocurre en las células», dice Ivanovska. «Para que esto suceda, el núcleo necesita tener suficientes proteínas reparadoras del ADN. Si se rompe un núcleo, estas proteínas se dispersan y no pueden reparar el daño de manera oportuna. Esto provoca la acumulación de daños en el ADN y potencialmente puede resultar en una célula cancerosa».

Una célula vive en un entorno físico y mecánico dinámico donde las cosas pueden salir mal, y de hecho lo hacen. Pero también cuenta con un ejército de ayudantes moleculares que siempre trabajan para mantenerlo y repararlo.

«El problema», dice Discher, «cuando un núcleo está comprometido, por toxinas, sobreexposición a los rayos ultravioleta o estas gotitas de lípidos llenas de grasa, existe un gran potencial de daño al ADN y eso tiene consecuencias para la salud. «



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