Em um estudo publicado na revista Nature Physics, cientistas utilizaram um arranjo original de cultura em três dimensões para mostrar como a quebra de simetria das polaridades celulares provoca movimento, verificando assim o princípio centenário de Curie.
Rotação de duplos celulares, escala 5mm.
© Linjie Lu, Tristan Guyomar e Daniel Riveline
As células se dividem, se movem, aderem. Estas dinâmicas envolvem interações mecânicas complexas em três dimensões. Embora os principais atores sejam identificados à escala molecular, as regras de auto-organização ainda são pouco conhecidas até hoje. Esta limitação gera a necessidade de desenvolver sistemas simples para determinar os mecanismos principais que ditam esses movimentos.
Neste estudo, os cientistas desenvolveram um arranjo experimental que permitiu mostrar o mecanismo envolvido. Eles colocaram pares de células epiteliais em uma matriz tridimensional. Agregados de miosina, em cada uma das duas células, aplicam tensões locais na matriz extracelular e nas junções aderentes entre as células, resultando em um reforço adesivo local. Esta distribuição gera polaridades celulares que quebram a simetria do par e provocam sua rotação.
"Os elementos de simetria das causas devem se refletir nos efeitos produzidos"
Essa hipótese foi testada experimentalmente. Quando o agregado de miosina é removido localmente por ablação a laser, a rotação para. Se um agregado é criado ativando localmente a atividade da GTPase Rho, o movimento é alterado de maneira previsível. Ambas as alterações experimentais são reversíveis quando os agregados retornam à sua posição de controle. Estes resultados mostram que os agregados de miosina conduzem essa rotação. De maneira impressionante, a posição dos agregados, as deformações da interface e a rotação estão acopladas de forma unívoca.
Esses gradientes de tensão cortical foram integrados em um modelo que reproduz a rotação e as diferentes experiências de maneira quantitativa. Para avançar, os pesquisadores usaram o princípio de Curie de 1894, que postula que "quando certas causas produzem certos efeitos, os elementos de simetria das causas devem se refletir nos efeitos produzidos". Esta regra foi verificada para o par com as simetrias de polaridade celular e as simetrias de deformação das interfaces.
Esses resultados abrem novas perspectivas para entender os movimentos de células de maneira geral. Eles podem permitir prever as dinâmicas dos tecidos em três dimensões em condições variadas.
Referência:
Para saber mais: Lu et al. (2024). Polarity-driven three-dimensional spontaneous rotation of a cell doublet. Nature Physics.
Published online May 13, 2024. Polarity-driven three-dimensional spontaneous rotation of a cell doublet.