Un grup internacional de recerca, liderat per la Universitat Pompeu Fabra (UPF) i en el qual ha participat el doctor Carlo Manzo, investigador de la Universitat de Vic-Universitat Central de Catalunya (UVic-UCC), ha descobert la nanomàquina que controla l'exocitosi constitutiva: l'entrega ininterrompuda de paquets moleculars esfèrics a la superfície cel·lular.
Aquesta és una activitat essencial present en pràcticament tots els organismes per preservar la salut de les cèl·lules i altres funcions vitals com el seu creixement, la divisió i la comunicació amb l'entorn.
Per descobrir aquest nanomissatger flexible i efímer han combinat el poder de múltiples microscopis i la intel·ligència artificial. Així, han obtingut una informació sense precedents d'un procés clau que es produeix milers de milions de vegades al dia en el nostre cos. A més, la comprensió de l'exocitosi pot tenir implicacions profundes en el tractament d'algunes infeccions i malalties rares.
La contribució de Manzo, membre del grup de recerca Bi-Squared de la UVic-UCC, ha estat clau per entendre com funciona aquesta nanomàquina dins la cèl·lula a partir de les imatges obtingudes amb microscopis d'última generació. "Aquestes imatges d'estructures extremadament petites no mostren directament les formes completes, ja que les molècules apareixen i desapareixen de manera aleatòria al llarg del temps, fet que les fa impossibles d'interpretar només mirant-les directament", explica Carlo Manzo.
Per fer-ho possible, s'han usat eines d'intel·ligència artificial, simulacions i models matemàtics que permeten reconstruir aquestes estructures a partir d'observacions parcials, seguir-les en el temps i descriure com canvien durant el procés d'exocitosi. "D'aquesta manera, la computació ajuda a transformar imatges complexes en una explicació clara del mecanisme que utilitza la cèl·lula per lliurar els seus 'paquets' moleculars", afegeix l'investigador. Aquest enfocament obre la porta a estudiar molts altres processos cel·lulars essencials que fins ara eren massa petits o massa ràpids per poder-los analitzar en detall.
Milers de paquets esfèrics transportats
Cada dia, cada cèl·lula del nostre cos transporta entre 10.000 i 100.000 paquets esfèrics a la superfície cel·lular per dur a terme processos que requereixen l'alliberament o l'exposició de molècules a l'exterior de la cèl·lula. En són exemples la secreció d'enzims i d'hormones com la insulina, la reparació de danys a la superfície cel·lular o simplement la necessitat de la cèl·lula de créixer, moure's i canviar de forma. Per tant, el lliurament d'aquests paquets a la superfície és essencial, ja que està vinculat a molts processos vitals que la cèl·lula desenvolupa diàriament.
Així i tot, malgrat ser vital per a la cèl·lula, aquest procés no s'havia pogut estudiar en detall fins avui, quan el laboratori d'Oriol Gallego (UPF), en col·laboració amb Carlo Manzo, Daniel Castaño (Instituto Biofisika) i Jonas Ries (Max Perutz Labs), ha descrit detalladament a la revista Cell el descobriment del nanomissatger, que s'ha anomenat ExHOS prenent l'acrònim de l'estructura d'ordre superior de l'exocist en anglès.
Aprofundir en la comprensió de l'exocitosi podria tenir un gran impacte en diversos camps de la ciència aplicada, ja que les plantes necessiten l'ExHOS per defensar-se d'invasions microbianes i alteracions lleus dels components de l'ExHOS també estan relacionades amb malalties humanes.
