Formación de fibras inducida por hidrofobicidad

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Estrategia biológica

Vertebrados (mamíferos, peces, aves, reptiles)

Equipo de AskNature

Imagen: Noizyboy1961 / Wikimedia Commons / CC BY - Creative Commons Atribución únicamente

Ensamblar químicamente compuestos orgánicos

Parte de la razón por la que las reacciones de síntesis (ensamblaje químico) pueden ocurrir en condiciones tan suaves como la temperatura ambiente y la presión en el agua se debe a que, con mayor frecuencia, ocurren de manera gradual, mediada por enzimas, absorbiendo o liberando pequeñas cantidades de energía en cada paso. Por ejemplo, la síntesis de glucosa a partir de dióxido de carbono en el ciclo de Calvin es un proceso de 15 pasos, cada paso regulado por una enzima diferente.

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Modificar la solubilidad (disolución, emulsión, precipitación, cristalización)

Aumentar o disminuir la solubilidad de los componentes químicos es una forma de gestionar una gran cantidad de procesos metabólicos, incluida la síntesis de materiales. Por ejemplo, los organismos que producen caparazones calcíferos utilizan iones de carbonato y calcio disueltos, pero cuando es el momento adecuado, elevan el pH para crear condiciones alcalinas que provocan que el carbonato de calcio se precipite de la solución como un sólido insoluble.

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Vertebrados (mamíferos, peces, aves, reptiles)

Subphylum Vertebrata ("articulado"): Mamíferos, peces, aves, reptiles

Los vertebrados son un subgrupo de cordados, que tienen una estructura flexible en forma de varilla que sostiene el cuerpo llamada notocorda. Los cordados no vertebrados incluyen tunicados, mixinos y lancetas. En los vertebrados, la notocorda finalmente se convierte en parte de la columna vertebral, generalmente encerrada en articulaciones óseas. Todos los cordados también tienen un cordón nervioso dorsal hueco que forma el sistema nervioso y hendiduras faríngeas que se abren fuera del cuerpo durante el desarrollo (y persisten para formar branquias en los animales acuáticos). Por último, los cordados tienen una cola en la parte posterior del cuerpo; es solo que a veces necesitas una radiografía para verla.

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Las fibras de elastina en las arterias se forman cuando las moléculas de tropoelastina salen de la solución gracias a la hidrofobicidad que mejora la solubilidad.

“Las moléculas de tropoelastina solubles se exportan a la matriz extracelular, donde salen de la solución y forman fibras en todos los vertebrados. Por lo tanto, la fibrilogénesis requiere que la tropoelastina sea primero soluble y luego insoluble. Si una molécula de tropoelastina es naturalmente soluble, la formación de fibras podría iniciarse mediante la agregación de grandes parches hidrofóbicos, pero puede ser difícil colapsar toda la molécula. La estrategia opuesta sería hacer que la tropoelastina sea insoluble, facilitando la formación de fibras, y usar proteínas chaperonas para evitar que se disuelva o se coacerve prematuramente. Dado que todas las elastinas son hidrofóbicas, todas deberían tener el potencial de coacervación, pero la temperatura de coacervación en algunas es probablemente demasiado alta para que ocurra naturalmente. La temperatura de coacervación se puede reducir aumentando la hidrofobicidad”. (Chalmers et al. 1999)

Imagen: Kielty et al. 2002 / Revista de ciencia celular / CC BY - Creative Commons Atribución únicamente

Formación de microfibrillas y fibras elásticas. La fibrilina se ensambla pericelularmente en matrices microfibrilares que parecen sufrir una maduración dependiente del tiempo en microfibrillas reticuladas con transglutaminasa en forma de cuentas. Las microfibrillas maduras forman haces paralelos que pueden estabilizarse en las regiones reticuladas intermicrofibrilares. En los tejidos elásticos, la tropoelastina se deposita en haces de microfibrillas y los enlaces cruzados derivados de la lisil oxidasa luego estabilizan el núcleo de elastina.

Imagen: Kielty et al. 2002 / Revista de ciencia celular / CC BY - Creative Commons Atribución únicamente

Estructuras de dominio de fibrilina-1 y elastina, que muestran sitios de interacción molecular identificados in vitro (ver Interacciones moleculares). (A) La fibrilina-1 tiene 47 dominios similares a cbEGF, intercalados con módulos de TB. Una región rica en prolina está hacia el extremo N-terminal. Se indican los sitios de N-glicosilación. (B) La elastina contiene dominios hidrofóbicos y de entrecruzamiento alternos. El extremo C tiene dos cisteínas y un bolsillo cargado negativamente.