Mecanobiología de los orgánulos

  Nuestro laboratorio está interesado en comprender cómo las células y sus orgánulos perciben y se adaptan a las señales mecánicas en los procesos fisiopatológicos.

• Las señales mecánicas están intrínsecamente acopladas a las reacciones bioquímicas. El comportamiento dinámico de las células está regulado por procesos bioquímicos que orquestan prácticamente todas las funciones celulares. Sin embargo, la función molecular se ve modulada no solo por señales bioquímicas, sino también por estímulos mecánicos. Las células, los orgánulos, los complejos macromoleculares e incluso las moléculas individuales muestran un alto grado de sensibilidad a fuerzas mecánicas, como la presión hidrostática o la tensión mecánica. Por ejemplo, se ha demostrado que la deformación mecánica del núcleo puede influir rápidamente en la expresión génica, lo que refleja la capacidad de las biomoléculas para detectar y responder a estímulos mecánicos externos.

• ¿Cómo responden y se adaptan las células al estrés mecánico?
  Para detectar y responder a estímulos mecánicos, las células dependen de moléculas mecanosensibles, algunas de las cuales han sido caracterizadas por nuestro grupo (Echarri A. et al., Nature Communications, 2019; García-García et al., Nature Communications, 2022; Echarri A., Biomolecules, 2022). Las moléculas mecanosensibles pueden sufrir deformaciones físicas, como estiramiento, lo que altera su conformación y función, por ejemplo, aumentando su afinidad por un sustrato o exponiendo nuevos sitios de unión para otras moléculas. Estos cambios conformacionales se traducen posteriormente en señales bioquímicas en un proceso conocido como mecanotransducción, que constituye un mecanismo molecular mediante el cual las células interpretan y se adaptan a señales mecánicas tanto internas como externas.

• Enfermedades humanas y estrés mecánico
  Las vías de mecanotransducción desempeñan un papel fundamental en numerosos procesos fisiológicos, incluyendo la proliferación celular, diferenciación, envejecimiento, inflamación, migración y metabolismo. En consecuencia, las mutaciones en genes que codifican componentes de estas vías están frecuentemente asociadas a diversas enfermedades humanas, como síndromes de envejecimiento prematuro, distrofias musculares, lipodistrofias, disfunción cardíaca y cáncer (García-García et al., Nature Communications, 2022). Por ello, es esencial dilucidar los mecanismos moleculares que subyacen a la adaptación fisiológica y patológica de las células frente a señales mecánicas, con el fin de comprender la etiología de estas enfermedades e identificar posibles dianas terapéuticas.

• Nuestros proyectos actuales
  A pesar de los avances recientes, nuestra comprensión de las vías de mecanotransducción que operan en los orgánulos y otras estructuras subcelulares sigue siendo limitada (ver nuestras revisiones, Biomolecules, 2022, Current Opinion in Cell Biology, 2020). A través de análisis bioinformáticos integrativos, hemos identificado varias rutas candidatas potencialmente implicadas en la mecanotransducción celular. Actualmente estamos estudiando cómo el núcleo, en concreto la envuelta nuclear, se adapta diferentes tipos de estrés, incluido el estrés mecánico. Además, estamos estudiando la relación entre el estrés mecánico y la capacidad de las células tumorales para evadir la respuesta inmune (ver líneas de investigación específicas para más detalles).