Motilidad celular Se ha demostrado el movimiento de las células a nivel molecular

¿Cómo se desplazan las células? Hasta ahora, las teorías sobre los detalles eran contradictorias. Ahora, unos investigadores han estudiado las complejas interacciones moleculares que intervienen en el movimiento celular y aportan nuevos conocimientos sobre este fenómeno, así como posibles enfoques terapéuticos.

La capacidad de las células para cambiar de posición es importante para numerosos procesos del organismo: por ejemplo, las células inmunitarias deben llegar al lugar donde deben actuar; durante la cicatrización de las heridas, las células se desplazan hacia el tejido lesionado; y también en el crecimiento de los axones —las largas prolongaciones de las células nerviosas— desempeñan un papel importante procesos similares. Al mismo tiempo, las células tumorales pueden aprovechar su movilidad para invadir el tejido circundante y propagarse por el organismo.

Un equipo del grupo de investigación «Biología celular molecular» del profesor Klemens Rottner, del Centro Helmholtz de Investigación sobre Infecciones (HZI) ha desentrañado ahora las interacciones moleculares fundamentales que controlan la formación de las redes de actina en el borde anterior de las células en movimiento. Estos hallazgos sientan una base importante para estudiar con mayor precisión en el futuro cómo se modifica el movimiento celular también en los procesos patológicos y cómo podría influirse en él de forma específica.

Neues Modell zur Zellmigration

Vom Einzelgänger bis zur Wandergruppe – Zellen in Bewegung

Interacción entre cuatro componentes

Los lamellipodios suelen ser fundamentales para el desplazamiento de las células: son prolongaciones celulares planas y anchas situadas en el borde anterior de las células que se desplazan. En los lamellipodios, la célula forma en su parte frontal una densa red ramificada de filamentos de actina. A medida que esta red crece, empuja la membrana celular hacia delante y contribuye así al movimiento de la célula. Pero, ¿cómo se regulan exactamente estos lamellipodios a nivel molecular? «Hasta ahora, los hallazgos sobre el papel de la profilina en esta interacción han sido contradictorios. Nuestros resultados aportan ahora mucha más claridad», afirma Rottner, director del estudio.

Mediante el método de edición genómica CRISPR/Cas9, los investigadores desactivaron de forma selectiva genes concretos en cultivos celulares —en algunos casos, incluso varios a la vez—. A continuación, analizaron cómo cambiaban, como consecuencia, la estructura y el movimiento de los lamellipodios, así como la distribución del resto de proteínas implicadas. De este modo, pudieron desentrañar paso a paso las relaciones funcionales entre los distintos componentes. Para ello, el equipo se centró principalmente en el papel de los cuatro componentes siguientes:

• La proteína profilina (Pfn), que se une al monómero de actina: La profilina se une a monómeros de actina individuales y los mantiene en una forma que permite su uso para la formación de filamentos de actina en crecimiento.
• el complejo Arp2/3: Este complejo proteico inicia la formación de nuevos filamentos de actina y, al hacerlo, genera las redes ramificadas de actina características de los lamellipodios.
• la proteína de recubrimiento (CP) heterodimérica : Este complejo, formado por dos subunidades proteicas, se deposita en los extremos de crecimiento rápido de los filamentos de actina, los «sella», por así decirlo, y limita así el tiempo durante el cual los filamentos individuales pueden seguir creciendo.
• Las polimerasas de la familia Ena/VASP: Estas proteínas favorecen el crecimiento de los filamentos de actina al facilitar la unión de nuevas unidades de actina en sus extremos en crecimiento, de forma similar a las forminas, otra clase de polimerasas.

«Hemos logrado comprender mejor cómo interactúan estos componentes entre sí y cómo influyen unos en otros, y cómo regulan así el movimiento», afirma el Dr. Yubo Tang, autor principal del estudio. Esta interacción se manifiesta, entre otras cosas, de la siguiente manera: la profilina contrarresta la acción de las polimerasas Ena/VASP, pero al mismo tiempo potencia la actividad del complejo Arp2/3. Por su parte, Ena/VASP y la proteína de recubrimiento también actúan como antagonistas.

Las inactivaciones génicas combinadas resultaron especialmente reveladoras: aunque faltara Ena/VASP, se mantenía la influencia positiva de la profilina sobre el complejo Arp2/3. En el caso de la proteína de tapón (CP), la situación fue diferente: cuando faltaba Ena/VASP, desaparecía el efecto que la pérdida de profilina suele tener sobre la CP. Así pues, los experimentos demuestran que la profilina influye tanto en Arp2/3 como en la CP a través de vías diferentes.

Influencia recíproca en el movimiento celular

En conjunto, estos resultados consolidan a la profilina como regulador central en la formación de redes de actina dependientes del complejo Arp2/3. De este modo, los hallazgos resuelven las contradicciones existentes hasta ahora: trabajos anteriores habían sugerido que la profilina dirigía los monómeros de actina preferentemente hacia estructuras dependientes de la formina o de Ena/VASP y, por lo tanto, lejos de Arp2/3; otros trabajos, en cambio, habían llegado a la conclusión contraria. «Ahora podemos aclarar esta incertidumbre. Y es que nuestro trabajo demuestra de forma muy clara que la profilina potencia la actividad de Arp2/3 y también cómo lo hace», afirma Rottner, director del estudio.

Un modelo matemático de los datos experimentales, elaborado en colaboración por el profesor Martin Falcke, del Centro Max Delbrück de Berlín, no solo reprodujo los resultados experimentales, sino que además sugirió que Ena/VASP y CP compiten por puntos de reclutamiento comunes en el borde de los lamellipodios.

Una visión del movimiento del frente celular

De este modo, el trabajo aporta conocimientos fundamentales sobre la lógica molecular que rige la formación de redes ramificadas de actina durante el avance de la membrana celular y la generación de fuerza. «Ahora comprendemos mucho mejor cómo interactúan los distintos componentes moleculares en el borde anterior de una célula», afirma Rottner. «Esta comprensión mecánica constituye una base importante para poder investigar en el futuro qué cambia en el movimiento celular anómalo, por ejemplo, en las células cancerosas o tras una infección, y en qué puntos se podrán influir de forma selectiva en dichos procesos en el futuro».

Además, sigue sin resolverse una cuestión importante: por qué estructuras moleculares compiten Ena/VASP y la proteína de recubrimiento para su reclutamiento en el frente celular. Esto constituye una de las muchas líneas de investigación importantes para el futuro equipo de Rottner.

Publicación original: Yubo Tang, Matthias Schaks, Xinqi Jiang, Marius Karger, Magdalena Mietkowska, Julian Kaltenhäuser, Jonas Scholz, Ruth Benavente-Naranjo, Sijian Hu, Sarah Körber, Zhilun Li, Christopher Lambert, Jessica L. Henty-Ridilla, Theresia E. B. Stradal, Roger Karlsson, Peter Bieling, Jan Faix, Martin Falcke y Klemens Rottner: La profilina favorece la protrusión del lamellipodio regulando las actividades antagónicas de la proteína de recubrimiento y la VASP, Nature Communications, volumen 17, número de artículo: 9887 (2026) DOI: 10.1038/s41467-026-77694-8