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Investigadores del CiQUS demuestran que el autoensamblaje de fibras a partir de moléculas muy sencillas origina respuestas funcionales en protocélulas.
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La investigación sugiere que moléculas muy sencillas podrían haber llevado a cabo en las células funciones desempeñadas hoy en día por moléculas más complejas.
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Los resultados del estudio, que acaban de ser publicados en Nature Communications, contribuyen a comprender la evolución molecular de la vida.
De izq. a dcha: Dr. Ignacio Insua y Prof. Javier Montenegro, coautores del estudio.
La red de fibras formada a partir de péptidos agregados es capaz de imitar respuestas celulares complejas.
El citoesqueleto es una estructura de filamentos que soporta y da forma a las células, y resulta clave en funciones tan importantes como la movilidad y la división celular. Ahora, investigadores del Centro Singular de Investigación en Química Biolóxica e Materiais Moleculares (CiQUS) de la Universidade de Santiago de Compostela han elaborado un sistema de fibras que se autoensamblan dentro de pequeñas gotas de agua, empleadas como modelos elementales de células primitivas o protocélulas. Esta red de fibras ha sido generada a partir de precursores durmientes que reaccionan entre sí, dando lugar a la reproducción artificial de algunas de las posibles funciones que albergaría un potencial citoesqueleto natural primigenio.
“El sistema que hemos diseñado está formado por péptidos (pequeñas proteínas) capaces de agregarse formando fibras, en un proceso controlado por la reacción de este péptido con otra pequeña molécula estimuladora” explica el Prof. Javier Montenegro sobre la formación de esta malla sintética que ha fabricado su grupo. El entramado de fibras resultante “imita de forma sencilla la estructura de un posible citoesqueleto en estas gotas de agua o protocélulas, siendo además capaz de inducir respuestas complejas como, por ejemplo, la captación de nutrientes del medio, la fusión de membranas y la comunicación e intercambio de moléculas entre entidades individuales” añade el Dr. Ignacio Insua, coautor principal del estudio y miembro del equipo.
Por primera vez, los investigadores han logrado demostrar experimentalmente que la formación de una red fibrilar a partir de moléculas muy sencillas podría haber supuesto una ventaja evolutiva para llevar a cabo tareas complejas, como la captación de nutrientes externos por entidades acuosas individuales o células primigenias. De este modo, los resultados del estudio proponen un posible fundamento molecular para la formación y funcionamiento de una red de fibras sencilla, que podría haber permitido que moléculas simples llevaran a cabo en las células primitivas algunas funciones vitales desempeñadas hoy en día por sistemas mucho más complejos.
El trabajo, que acaba de ser publicado en la prestigiosa revista Nature Communications, ha sido desarrollado íntegramente en el CiQUS por un equipo internacional supervisado por el Prof. Montenegro que incluye a los autores principales Ignacio Insua y Richard Booth, junto a los investigadores Sahnawaz Ahmed y Alicia Rioboo.
Referencia
Richard Booth, Ignacio Insua, Sahnawaz Ahmed, Alicia Rioboo and Javier Montenegro*. Supramolecular Fibrillation of Peptide Amphiphiles Induces Environmental Responses in Aqueous Droplets. Nat. Commun. 2021, DOI: 10.1038/s41467-021-26681-2