Sol Fernández Arancibia es becaria en el grupo de investigación Procesamiento de Información en Células y Tejidos y acaba de publicar un paper en la Revista Physical Review E que describe cómo una célula toma la decisión de iniciar (o no) un proceso de muerte programada.
La apoptosis o muerte celular programada es un mecanismo de muerte celular organizada e irreversible: es un proceso mediante el cual las células se autodestruyen sin desencadenar reacciones de inflamación en su entorno.
Sol Fernández Arancibia es parte de un equipo del Instituto que está conformado por físicas y físicos que realizan investigación teórica y trabajan con preguntas que vienen de la biología. Bajo la dirección de Luis Morelli, estudian cómo las células y tejidos procesan la información que reciben para tomar decisiones y organizar comportamientos colectivos. Luego, realizan descripciones teóricas sobre estas dinámicas biológicas. Sol viene investigando el mecanismo de la apoptosis desde el inicio de su doctorado y esta publicación es fruto del trabajo de todos estos años.
Cuando una célula decide morir
La apoptosis es considerada una muerte natural fisiológica, es un mecanismo de eliminación de células no deseadas o dañadas que también cumple una función protectora frente a posibles enfermedades. “Durante la apoptosis se van activando procesos dentro de la célula, se degrada el ADN y se va “empaquetando” el contenido, que luego es absorbido por otras células”, explica la becaria. Este es un proceso que existe, por ejemplo, durante la etapa del desarrollo para moldear tejidos o para mantener un balance celular en el organismo adulto.
A la vez, hay un montón de enfermedades que se relacionan con un mal funcionamiento de la apoptosis, esto sucede “cuando proliferan o se siguen reproduciendo células que no deberían porque su ADN se encuentra dañado, como en el cáncer y las enfermedades autoinmunes”, ejemplifica Sol.
“Lo que nos interesa estudiar a nosotros es justamente cómo hace la célula para controlar este mecanismo, porque la célula recibe permanentemente información de cómo está el entorno y de cómo se encuentra internamente, y tiene que decidir si accionar o no la apoptosis”. Lo que hizo el equipo en el trabajo publicado, entonces, fue modelar cómo procesa esa información la célula: describieron cómo, a nivel celular, se produce una respuesta específica al recibir cierta información intrínseca o extrínseca.
La red de señalización
La red de señalización funciona “como una cascada de eventos moleculares que deriva en una degradación controlada de la célula, y este proceso está mediado por unas enzimas específicas llamadas caspasas”, comenta Fernández Arancibia. En el paper proponen una descripción efectiva de esta red centrada en la proteína caspasa-3 como lectura del destino celular.
Hay dos tipos de caspasas: las iniciadoras -las primeras en activarse al recibir un estímulo-, que a su vez activan a las caspasas efectoras -las que degradan partes estructurales de la célula, como el ADN-. “En el trabajo interpretamos que la apoptosis sucede si se acumula suficiente cantidad de caspasa efectora. Hicimos un modelo de cómo es esta red de señalización y lo que usamos como guía para interpretar un resultado es justamente la concentración de caspasa efectora”.
En el modelo trabajaron para dar cuenta de las decisiones que toma la célula en función de la información recibida, “porque no es que ante cualquier mínimo estímulo se tiene que iniciar este proceso, tiene que tener la posibilidad de no hacerlo también”, afirma Sol; y existen distintos mecanismos de control para evitar que esto se active por cualquier estímulo. Lo que propusieron, entonces, es una ecuación diferencial que describe cómo cambia la concentración de caspasa -en su forma activa- en el tiempo.
“Nuestra descripción proporciona distintas predicciones y ofrece un marco para estudiar cómo esta red de señalización procesa diferentes estímulos para tomar una decisión sobre el destino de las células”, explica Sol. Con esta información, armaron una serie de mapas de destino celular que indican qué pasa con el sistema de acuerdo a los estímulos recibidos.
En este sentido, identificaron una región de biestabilidad como un espacio intermedio en el que matemáticamente la célula tiene las dos posibilidades: morir o sobrevivir: “Queríamos poder reflejar esta posibilidad porque si el único destino posible fuese la muerte, el modelo no sería representativo de la realidad, porque es cierto que a veces va a haber estímulos espúreos, ruidos, por los que no necesariamente tiene que iniciarse la apoptosis”, concluye.
Si querés leer el paper completo ingresá acá.