Cientistas descobriram uma nova forma como células embrionárias grandes se dividem sem um anel contrátil completo, desafiando modelos tradicionais. Usando embriões de peixe-zebra, pesquisadores identificaram um sistema mecânico de catraca envolvendo microtúbulos e rigidez citoplasmática variável. Os achados, publicados na Nature, explicam a divisão em células ricas em vitelo de várias espécies.
A divisão celular, ou citocinese, é um processo central na biologia, mas sua mecânica nas etapas embrionárias iniciais tem intrigado pesquisadores, particularmente em animais com células grandes cheias de vitelo. Uma equipe liderada por Jan Brugués no Cluster of Excellence Physics of Life da TUD Dresden University of Technology descobriu um mecanismo anteriormente desconhecido que permite que essas células superdimensionadas se dividam sem depender do anel contrátil padrão baseado em actina purse-string. Modelos tradicionais descrevem células formando um anel contrátil de proteína actina em seu ponto médio, que se aperta para separar em duas células filhas. No entanto, em espécies como tubarões, ornitorrincos, aves e répteis, o grande vitelo impede o anel de fechar completamente. «Com um vitelo tão grande na célula embrionária, há uma restrição geométrica. Como uma banda contrátil, com extremidades soltas, permanece estável e gera força suficiente para dividir essas células enormes?», questionou Alison Kickuth, autora principal e recém-doutora do grupo. Focando em embriões de peixe-zebra, que apresentam células ricas em vitelo de tamanho considerável no desenvolvimento inicial, os pesquisadores cortaram a banda de actina com um laser e observaram-na continuar a contrair-se. Isso indicou suporte ao longo de seu comprimento, fornecido por microtúbulos — outro componente do citoesqueleto. Perturbar os microtúbulos, quimicamente ou com um obstáculo de gota de óleo, fez a banda colapsar, confirmando seu papel na estabilização e sinalização. Experimentos adicionais revelaram que a rigidez citoplasmática varia com o ciclo celular. Durante a interface, asteres — estruturas de microtúbulos em expansão — endurecem o citoplasma, ancorando a banda. Na fase mitótica (fase M), fluidiza, permitindo movimento para dentro. No entanto, essa fluidez arrisca instabilidade, com a banda retraindo-se parcialmente mas recuperando-se por meio de ciclos embrionários rápidos. O processo atua como uma catraca mecânica: instabilidade durante fases fluidas é contrabalançada por reestabilização em interfaces subsequentes, avançando a divisão incrementalmente ao longo de múltiplos ciclos até a conclusão. «O mecanismo de catraca temporal altera fundamentalmente nossa visão de como a citocinese funciona», afirmou Brugués. Kickuth acrescentou: «O peixe-zebra é um caso fascinante, pois a divisão citoplasmática em suas células embrionárias é inerentemente instável. Para superar essa instabilidade, suas células se dividem rapidamente, permitindo a ingressão da banda ao longo de vários ciclos celulares alternando entre estabilidade e fluidização até a divisão ser completa.» Essa descoberta oferece uma nova estrutura para citocinese em embriões grandes ricos em vitelo em espécies ovíparas, destacando o papel de propriedades citoplasmáticas cronometradas em processos celulares. O estudo aparece na Nature.
