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Modulación de vías intracelulares dependientes de e-cadherina mediante estimulación mecánica con micropartículas magnéticas

Gomollón Zueco, Pilar
Martínez Vicente, Pablo (dir.) ; Moros Caballero, María (dir.)

Universidad de Zaragoza, 2025

Resumen: La mecanotransducción hace referencia a los procesos mediante los cuales las células perciben señales mecánicas y las convierten en señales bioquímicas para desencadenar respuestas celulares específicas. Además de las ya conocidas señales químicas, los estímulos mecánicos desempeñan un papel fundamental en el desarrollo, la diferenciación, la proliferación o la muerte celular. El control de la mecanotransducción puede llegar a permitir regular el destino de las células mediante la modulación de diferentes vías de señalización intracelulares. Sin embargo, el campo de la mecanobiología se encuentra hoy en día en una fase emergente, ya que existen numerosas incógnitas sobre los mecanismos mediante los cuales las células detectan y responden a los estímulos mecánicos. Las estrategias más comunes para estudiar la mecanotransducción en las células incluyen la microscopía de fuerza atómica, la aplicación de presión o el uso de la microfluídica o ultrasonidos, entre otras. A pesar de su utilidad, presentan ciertas limitaciones para modular las vías intracelulares dependientes de los mecanorreceptores, como la falta de control espacial y/o temporal o la imposibilidad de aplicarlas a distancia o in vivo. En las últimas décadas, la magnetogenética, la cual emplea campos magnéticos junto con actuadores magnéticos como las micropartículas, ha abierto la puerta a la modulación de funciones biológicas con un control espacio-temporal y con la ventaja de poder utilizarse in vivo. Para ello, las partículas magnéticas deben anclarse a los mecanorreceptores de manera selectiva, y al aplicar un campo magnético, se genera una fuerza de tracción que estimula el receptor de manera específica, activando las vías intracelulares correspondientes.
Entre los mecanosensores más relevantes que se podrían estimular con esta herramienta se encuentra la E-cadherina, que desempeña un papel crucial en la adhesión celular, especialmente en las uniones adherentes entre células epiteliales. Al ser una proteína transmembrana, su dominio citoplasmático se asocia con moléculas como la ¿-catenina y la ß-catenina, estableciendo una conexión con el citoesqueleto de actina. Esta interacción permite que las fuerzas externas detectadas por la E-cadherina faciliten la organización y la dinámica del citoesqueleto. Por otro lado, la proteína ß-catenina tiene un papel crucial en la vía de señalización Wnt. Adicionalmente, la E-cadherina está implicada en la regulación de Yes-associated protein 1 (YAP), molécula principal de la vía Hippo. Ambas vías están involucradas en procesos biológicos muy importantes como la regulación de la proliferación, la diferenciación celular y la reparación de tejidos. Por ello, la posibilidad de modular estas vías a distancia a través de la E-cadherina abriría la oportunidad de controlar procesos tan importantes como la reparación de tejidos.
En esta tesis doctoral se ha desarrollado una herramienta compuesta de micropartículas magnéticas funcionalizadas con fragmentos de E-cadherina, con el objetivo de modular la vía de Wnt y la vía de Hippo a través de las E-cadherinas celulares. Para ello, ha sido necesario generar los fragmentos de cadherinas y optimizar su funcionalización sobre las micropartículas magnéticas de manera orientada. Con el fin de generar fuerzas de tracción sobre las partículas una vez ancladas a las cadherinas celulares, se han utilizado diferentes sistemas de aplicación de campos magnéticos. Por otro lado, se han generado líneas celulares reporteras para estudiar la activación de la vía de Wnt (mediante fluorescencia o quimioluminiscencia) en sustratos duros. Sin embargo, para el estudio de la modulación de la localización de YAP se han utilizado sustratos blandos (geles de poliacrilamida) y transfecciones transitorias. La combinación de estas herramientas ha permitido generar fuerzas sobre la E-cadherina celular, dando lugar a la modulación de las vías de Wnt e Hippo.

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