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Vamos a hablar del fascinante mundo de las máquinas microscópicas “made in nature” (hechas por la naturaleza). 

Todas ellas ensambladas y puestas a punto siguiendo los más altos estándares de calidad, eficiencia y adaptabilidad que la evolución de la vida en la Tierra ha podido generar.

 

Una máquina se define como una herramienta que contiene una o más partes y que utiliza la energía para llevar a cabo una acción destinada.

 

Las que aquí definimos como máquinas microscópicas son exactamente eso:

Pequeños aparatos que existen en el interior de nuestras células, fabricados siguiendo el manual de instrucciones del ADN y que están compuestos por proteínas especializadas que funcionan como “piezas” ensambladas con la precisión de un lego.

 

Mientras respiramos, comemos, dormimos y vivimos nuestras vidas diarias, las maquinitas microscópicas toman la energía que se encuentra almacenada en las células para rodar, caminar o nadar a velocidades extraordinarias y transportar moléculas o regular la interacción entre estructuras celulares. 

Por eso se les conoce también como proteínas motoras.

Este artículo lo dedicaremos a unas de las más famosas proteínas motoras: Las Dineínas.

Las Dineínas

Estas maquinitas utilizan la energía almacenada dentro de la célula para generar fuerzas y transportar cargo, usando el citoesqueleto (o esqueleto celular) como una red vial de mini-cables que conectan diferentes regiones u organelas celulares.

 

 

Las proteínas motoras llamadas dineínas se encuentran en muchas células eucarióticas, incluyendo los hongos, los gusanos, los insectos y los vertebrados, aunque curiosamente no se han encontrado versiones de estas en las plantas con flores.

 

Partes de una dineína

Las dineínas, como toda máquina, están compuestas por diferentes piezas o partes, que se dividen en dos grupos:

  1. Las cadenas pesadas (que contienen la maquinaria motora)
  2. Las subunidades accesorias que son el equivalente a la parte electrónica de estos aparaticos, indicándoles la localización intracelular y la velocidad a la que deben moverse.

 

Carter Laboratory Structural studies of dynein

 

 

¿Cómo se mueven las dineínas a través del cableado del citoesqueleto?

Básicamente, las dineínas “caminan” a través de los cables del citoesqueleto usando una secuencia de ligación – cambio de forma – liberación.

 

El movimiento final producido por la maquinaria de las dineínas es bastante llamativo visto desde la perspectiva del ojo humano, ya que nos hace recordar la propia marcha de una persona (o la de un Scout Transport, los robots bípedos gigantes de Star Wars, para los más geeks).

 

 

Curiosamente, las dineínas también pueden hacer trabajo en equipo para generar grandes movimientos dentro de la célula.

 

Un ejemplo de esto es lo que sucede durante el proceso de fagocitosis, que es producido por células especializadas llamadas fagocitos, y que consiste en la absorción de patógenos externos o células y tejidos muertos.

 

Durante la fagocitosis, los fagocitos rodean el “material peligroso” con su propia membrana citoplasmática para así eliminarlo en su interior.

En pocas palabras, se comen cada cosa potencialmente peligrosa que se encuentren por ahí.

https-www.misistemainmune.es

 

¿Y cómo participan las dineínas en este proceso? Pues formando equipos ensamblados que son los que generan las fuerzas necesarias para desplazar el citoplasma y la membrana plasmática alrededor de la partícula que debe ser fagocitada.

 

Tipos de dineínas

En la naturaleza existen dos grupos de dineínas:

  1. Las que se encuentran en el citoplasma (es decir que se mueven entre organelas)
  2. Las que se localizan en la parte interior de cilios y flagelos, ayudando a generar los movimientos en onda típicos de estas estructuras.

 

Por ejemplo, la cola de los espermatozoides es una estructura flagelar que contiene en su interior el axonema (equivalente al cableado interno del flagelo) y las dineínas.  

Science-27-Apr-2018-Vol.-360-Issue-6387-eaar1968

 

El desplazamiento de estas maquinitas en un lado del flagelo, hace que el cableado interno se curve.

El arqueamiento de diferentes partes del flagelo en simultáneo, es lo que genera el movimiento ondulatorio necesario para el desplazamiento de los espermatozoides.

 

Mutaciones y enfermedades asociadas

Como podrán imaginar, cuando el manual de instrucciones para producir las subunidades de las dineínas está mal escrito (aquí nos referimos a las mutaciones en el DNA), estas máquinas trabajan a media marcha o incluso resulta imposible ensamblarlas.

Lo anterior es debido a la forma errada, o la ausencia misma de alguno de sus componentes.

 

Muchos casos de infertilidad masculina, por ejemplo, son causados por mutaciones en los genes que producen las subunidades o piezas de las dineínas, lo que genera astenozoospermia, o reducción en la cantidad de espermatozoides móviles que produce el hombre.

 

Otro caso interesante es el del papel de las dineínas dentro de las neuronas. Algunas de ellas pueden llegar a extender sus “brazos” o dendritas lo suficiente como para hacer que la célula tenga una largura de varios centímetros.

Pensemos que una medida así, en proporciones celulares, sería para nosotros el equivalente a las distancias que existen entre ciudades.

En situaciones como estas, la neurona depende enormemente de las proteínas motoras como las dineínas para asegurar el transporte de cargo a lo largo de su citoplasma.

https-wikicharlie.cl

 

 

Varias enfermedades neurodegenerativas como el Alzheimer o el Parkinson están asociadas a mutaciones en los genes que producen las piezas de las dineínas.

Y tiene sentido, porque construir maquinas transportadoras mal ensambladas equivale a una deficiencia grave en el envío de señales entre células nerviosas.

 

Para finalizar, los dejamos con estos dos videos generados por investigadores de la Universidad de Harvard y de la Universidad de Utrecht en Holanda, de una dineína transportando cargo a través de un filamento del citoesqueleto.

¿A que no son una pasada estas maquinitas?

 

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