Tecnologia Científica

Pesquisadores encontram guias de 'baºssola celular' para divisão de células-tronco em plantas
Bia³logos observando a formaa§a£o de folhas notaram que os núcleos se moviam de maneira desconcertante. Outras investigaa§aµes revelaram protea­nas que agem como baºssolas e motores, guiando as divisaµes de células individuais para criar o padrão
Por Taylor Kubota - 18/09/2020


As células-tronco encarregadas de criar e manter tecidos biola³gicos tem uma tarefa difa­cil. Eles precisam se dividir com precisão para formar novas células especializadas, destinadas a destinos diferentes, embora contenham DNA idaªntico. Uma questãoa³bvia então anã: como as células se dividem de todas as maneiras certas para produzir um tecido sauda¡vel? Esta foi a grande questãomotivadora para Andrew Muroyama, um pa³s-doutorado no laboratório do bia³logo da Universidade de Stanford Dominique Bergmann , enquanto monitorava dias de desenvolvimento foliar na planta com flor Arabidopsis thaliana. La¡, entre mil células sob seu microsca³pio, ele notou que o núcleo - o centro de controle contendo DNA na canãlula - se movia de maneiras inesperadas e estranhamente intencionais conforme as células-tronco se dividiam.

A imagem de uma muda em desenvolvimento mostra os contornos celulares
na epiderme, a camada mais externa da folha.
(Crédito da imagem: Andrew Muroyama)

Uma pesquisa anterior do laboratório de Bergmann identificou um conjunto de protea­nas que se movem para um lado da canãlula-tronco antes da divisão. Essas protea­nas pareciam regular como a canãlula-tronco se dividia, mas os verdadeiros mecanismos de controle eram desconhecidos. Esses núcleos em movimento revelaram-se a chave desse mistanãrio.

Em um artigo publicado em 17 de setembro na Current Biology , os pesquisadores relatam que essas protea­nas distribua­das assimetricamente agem como uma baºssola dentro da canãlula para instruir o núcleo para onde ir. A posição nuclear, por sua vez, controla os padraµes de divisão das células-tronco, que acabam criando poros minaºsculos, chamados esta´matos, em toda asuperfÍcie da folha. Como os esta´matos permitem que as folhas equilibrem seus na­veis de águae dia³xido de carbono, o alinhamento nuclear por meio dessas baºssolas de protea­nas em miniatura dentro das células-tronco individuais tem o potencial de afetar a função das folhas.

“Acho que nossa pesquisa destaca que a capacidade de observar o comportamento das ma¡quinas celulares nos organismos vivos pode revelar maneiras inesperadamente elegantes de as células individuais cooperarem para construir tecidos”, disse Muroyama, que éo principal autor do artigo. “Vocaª pode pensar que algo tão fundamental como a divisão celular estaria completamente resolvido agora, mas ainda hámuito a aprender.”

Siga o núcleo saltitante

O laboratório Bergmann transforma a Arabidopsis em arte fluorescente sob o microsca³pio. Os núcleos verdes brilhantes se mexem dentro das membranas celulares roxas. Observe com atenção, como fez Muroyama, e vera¡ o processo usual para a divisão celular assimanãtrica: quando uma canãlula-tronco de Arabidopsis se divide pela primeira vez, o núcleo se move para um lado. Dessa forma, as células-filhas resultantes tera£o tamanhos diferentes e enfrentara£o vizinhos diferentes. Eventualmente, essas duas células estãodestinadas a desempenhar papanãis diferentes no intrincado padrãofinal da folha.

Mas continue observando e o núcleo de uma canãlula filha se move novamente, correndo para o lado oposto da canãlula, onde passara¡ por uma segunda divisão assimanãtrica.

“Quando Andrew me mostrou os va­deos das células, foi muito bizarro”, disse Bergmann, que éprofessor de biologia na Escola de Humanidades e Ciências e autor saªnior do artigo. “Eu pensei, 'Por que diabos um núcleo se comportaria dessa maneira?' O primeiro movimento faz sentido, mas o segundo, na direção totalmente oposta, foi estranho. ”

Para entender o que estavam vendo, os pesquisadores realizaram vários experimentos para separar os diferentes fatores que influenciam as células durante a divisão.

Os pesquisadores já sabiam sobre a baºssola celular, mas não tinham certeza do que ela guiava ou como funcionava. Ao repelir o núcleo antes da primeira divisão, a baºssola cria o primeiro conjunto de filhas assimanãtricas. Mas, ao atrair o núcleo imediatamente depois, a baºssola pode criar um novo conjunto de filhas assimanãtricas do outro lado.

“Uma etapa cra­tica para entender a função da segunda migração foi pensar sobre a história mais longa das células-tronco”, disse Muroyama. “A planta não quer gerar novas células-tronco ao lado das que acabaram de ser criadas. Ele quer espaa§a¡-los, então mover o núcleo logo após a divisão o prepara para o sucesso ao criar um segundo conjunto de filhas. ”

Os pesquisadores também descobriram uma protea­na que auxilia o movimento nuclear - pense em um motor que aciona o núcleo na direção certa. A desativação desse motor impediu a segunda migração do núcleo e as folhas resultantes tinham menos esta´matos do que o normal, o que poderia prejudicar a capacidade da planta de regular o conteaºdo de águae absorver dia³xido de carbono.

Tambanãm se sabia que as células dasuperfÍcie da folha se comunicam entre si para regular as divisaµes das células-tronco. Curiosos para saber se a baºssola celular ou a comunicação canãlula a canãlula era a pista dominante para controlar como as células-tronco se dividem, os pesquisadores modificaram as células para que não pudessem receber sinais de células vizinhas e observaram os núcleos saltando. Sem essa comunicação, a baºssola aparece no lugar errado dentro da canãlula, mas ainda pode mover o núcleo de maneiras previsa­veis. Isso mostrou que, no que diz respeito a s células-tronco das folhas, o núcleo seguira¡ as instruções da baºssola celular, mesmo que seja direcionado de forma errada.

Provando que estãoerrados

Como pra³ximo passo, um estudante de graduação no laboratório de Bergmann já estãose aprofundando no propa³sito da baºssola celular, com particular interesse nas diferentes maneiras como essa baºssola pode controlar as divisaµes celulares e o destino.

De forma mais ampla, essas descobertas apontam para uma maneira diferente de estudar células-tronco que se concentra menos exclusivamente na jornada de uma canãlula. Em alguns sistemas, as divisaµes individuais que parecem definir a vida de uma canãlula podem, na verdade, apenas ter significado dado o que acontece a seguir e nas proximidades.

“Olhando para trás há10 anos, para o que pensa¡vamos ser importante para uma canãlula-tronco, praticamente provamos que esta¡vamos errados”, disse Bergmann. “Esta¡vamos muito focados nos detalhes do que uma canãlula-tronco fazia em um tempo e lugar específicos. Agora entendemos que a história e a comunidade são importantes. Temos que olhar para a canãlula-tronco e sua ma£e e ava³ e seus vizinhos. ”

 

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