polaridad celular

La polaridad celular: patrones mecano química
Casi todos los tipos de células exhiben alguna forma de polaridad, sin embargo, los mecanismos moleculares que varían ampliamente. Aquí examinamos lo que denominamos 'sistemas químicos ", donde la polarización celular surge a través de interacciones bioquímicas en las vías de señalización, 'sistemas mecánicos ", donde las células se polarizandebido a fuerzas, tensiones y el transporte, y" sistemas mecano química ", donde la polarización resulta de la interacción entre la mecánica y la señalización química. Para revelar los principios unificadores potencialmente, se discute conceptualizaciones matemáticas de varios ejemplos prototípicos. Sugerimos que el concepto de activación local y la inhibición mundial - originalmente desarrollado paraexplicar patrones espaciales en los sistemas de reacción-difusión - proporciona un marco para la comprensión de muchos casos de la polaridad celular. Es importante destacar que, nos encontramos con que los ingredientes del núcleo en este marco - ruptura de la simetría, la retroalimentación de auto-amplificación, y la inhibición de largo alcance - implicar procesos que pueden ser químicos,mecánicos, o incluso mecano química en la naturaleza.
La ubicuidad y universalidad en la polarización celular
Polaridad, la capacidad de una célula para definir un eje geométrico, es fundamental para una amplia variedad de funciones celulares, incluyendo la migración celular, el crecimiento celular direccional, y la división celular asimétrica. Es probable que sea una antigua propiedad de las células,tal vez habiendo evolucionado inicialmente para asegurar la herencia diferencial en divisiones celulares, un papel mantenido a esta días [1]. Polaridad también es crítica para las células en ambientes multicelulares. En el tejido epitelial, por ejemplo, la polaridad apical-basal impulsa las superficies opuestas de la celda para adquirir funciones distintas y componentes moleculares [2], mientras quela polaridad celular plana (PCP) se alinea células y estructuras celulares, tales como pelos y las cerdas dentro del plano epitelial [3]. En consonancia con la importancia fundamental de la polaridad en la organización de las células, la capacidad de polarizar es ubicuo en procariotas, plantas, hongos, protozoos, animales y [4] e incluso hay informes de divisiones celulares asimétricas en Archaea[5].
El punto final de las redes de la polaridad celular es diferenciar molecularmente un lado de la célula de la otra. Esta diferenciación molecular tanto define un eje de polaridad y permite que los procesos celulares que se regulan diferencialmente a lo largo de este eje. De esta manera, las células pueden dirigir proteínas específicas a una punta de crecimiento (por ejemplo, levadura) o alborde de ataque (por ejemplo, el rastreo de células). Se puede configurar gradientes de señalización intracelular o separar selectivamente moléculas, como determinantes del destino, durante la división celular (por ejemplo, las células madre).
A pesar de su ubicuidad y la apariencia potencialmente antigua, la capacidad de polarizar parece haber evolucionado varias veces, produciendo una diversidadde mecanismos moleculares aparentemente no relacionadas. Algunas vías de polaridad basan en la capacidad de las interacciones entre las especies difusibles para impulsar la formación de patrones. Nos referiremos a estos como los sistemas químicos, ya que pueden ser comprendidos principalmente en el lenguaje de la velocidad de reacción y la difusión molecular [6]. Se distinguen unos de lossistemas mecánicos, en el que la polarización requiere la consideración de la fuerza, el estrés, y las propiedades elásticas y viscosas de materiales biológicos tales como elementos del cito esqueleto y las membranas. En muchos casos, la polaridad puede ser considerado mecano química, que requiere interacción compleja entre ambas redes químicas y mecánicas [7,8].
¿Cómo conciliar la universalidad de...