Clínic Barcelona

Las últimas tecnologías de microscopía óptica permiten una nueva aproximación a la biología molecular

Tres trabajos consecutivos en Nature Protocols, EMBO Journal y Molecular Biology of the Cell posicionan al grupo Proliferación y señalización celular del IDIBAPS como referente en la aplicación de las nuevas técnicas de microscopía óptica avanzada (Laurdan y confocal con láser dos fotones) y de super-resolución (STED y TIRFM). La microscopia de super-resolución, disponible por ahora en muy pocos centros punteros como el Centro Nacional de Investigaciones Cardiovasculares de Madrid o el Centro de Regulación Genómica de Barcelona, permite hacer observaciones a nivel molecular de procesos celulares in vivo. Los investigadores de este equipo, con el Dr. Carles Enrich y el Dr. Carles Rentero del Departamento de Biología Celular, Inmunología y Neurociencias de la Facultad de Medicina de la Universidad de Barcelona a la cabeza, opinan que disponer de estos equipamientos permitirá reescribir capítulos importantes de la biología celular y entender la base molecular de muchas enfermedades.

El artículo en Molecular Biology of the Cell demuestra como el transporte y la distribución intracelular de colesterol en las células juega un papel central en la regulación del proceso de secreción de proteínas. La principal vía de secreción de moléculas de la matriz extracelular es a través de vesículas que se originan en el aparato de Golgi y que finalmente se fusionan con la membrana plasmática expulsando su contenido al espacio extracelular. Uno de los tipos de proteínas que configuran estas vesículas son las llamadas v-Snares. Los investigadores del IDIBAPS y la Universidad de Barcelona han demostrado que si se altera la llegada de colesterol al aparato de Golgi se bloquea selectivamente el transporte de salida de vesículas hacia la membrana celular. Esta observación se ha hecho manipulando los niveles de colesterol de la célula y analizando los cambios en la localización a nivel nanométrico de un subgrupo de proteínas t-Snares mediante microscopia de super-resolución (TIRFM y STED). Se trata pues de un mecanismo finamente regulado en el que el colesterol juega un papel más importante lo que se pensaba.

Por otro lado, el trabajo en EMBO Journal, encabezado desde el Centro Nacional de Investigaciones Cardiovasculares de Madrid y en colaboración con la Dra. María Calvo, responsable de la unidad de microscopía confocal de los Centros Científicos y Tecnológicos de la Universidad de Barcelona, detalla cómo una pequeña modificación química de la proteína Rac1, llamada palmitoilación, tiene un efecto crítico en la adhesión y migración celular. Gracias a la utilización de microscopía de super-resolución (TIRFM) y de sondas lipídicas y microscopía de dos fotones, los investigadores observan que células con la molécula Rac1 modificada (o en células que no tienen Rac1) sufren alteraciones en la migración celular. Se ha identificado, por primera vez, la palmitoilació de Rac1 como un mecanismo clave para su funcionamiento y para la remodelación del citoesqueleto de actina a través de la organización molecular de la membrana. Esta observación, que podría tener implicaciones importantes en procesos como la metástasis, no habría sido posible con las técnicas tradicionales de microscopía óptica.

Los investigadores del IDIBAPS - UB han colaborado estrechamente con otros centros que disponen de las últimas tecnologías de microscopía óptica y de super-resolución en el diseño de los paquetes de software que hacen posible el análisis exhaustivo de las imágenes obtenidas. El tercer y último trabajo, publicado en Nature Protocols, es una colaboración con el Centre for Vascular Research de la University of New South Wales (Sydney, Australia) que detalla el procedimiento a seguir para la cuantificación y estudio de la distribución de lípidos en la membrana celular utilizando Laurdan y microscopía confocal con láser de dos fotones.