Investigadores descubren los mecanismos por los que los pepinos de mar cambian de forma

Una de las moléculas más abundantes en el cuerpo humano es el colágeno, una proteína estructural que forma los huesos, los ligamentos y la piel. Una vez que se forman estos tejidos, sus propiedades mecánicas pueden cambiar lentamente durante días o semanas, por ejemplo, en las mujeres embarazadas el tejido colágeno en el útero se ablanda lentamente en preparación para el parto.

Todos los animales tienen colágeno, pero un grupo de invertebrados marinos --los equinodermos, entre los que están las estrellas de mar y los pepinos de mar-- han evolucionado para tener tejidos de colágeno con una propiedad única: pueden cambiar rápidamente su rigidez. Este tipo de colágeno se conoce como tejido colágeno mutable (MCT, por sus siglas en inglés) y es controlado por el sistema nervioso. Resulta útil cuando, por ejemplo, los animales necesitan 'convertirse en gelatina' para poder evitar la depredación, pero hasta ahora no se conocían los mecanismos por los que el pepino de mar puede cambiar su rigidez.

El autor principal, Gupta Himadri, del Instituto de Bioingeniería de QMUL, señala: "El MCT del pepino de mar puede servir como una plantilla para materiales bio-inspirados, de forma que sea posible imitar sus notables propiedades. Estos podrían ser útiles en andamios flexibles para la ingeniería de tejidos, tratamientos cosméticos contra el envejecimiento de la piel, biosensores implantables y materiales blandos para robótica".

UNA MATRIZ INTERFIBRILAR DE PROTEÍNAS, CLAVE

En su informe en la revista 'Proceedings of the National Academy of Sciences', el equipo de QMUL analizó la pared del cuerpo de los pepinos de mar utilizando técnicas de rayos X en la Instalación Europea de Radiación Sincrotrón en Grenoble, en Francia. La capacidad del pepino de mar para cambiar la forma de la pared del cuerpo se debe a cambios en la rigidez de una matriz interfibrilar rica en proteínas, que se une con fibrillas de colágeno.

El co-autor Maurice Elphick, profesor de la Facultad de Ciencias Químicas Biológicas de QMUL, subraya: "Los pepinos de mar son increíblemente flexibles y este estudio demuestra que su capacidad para cambiar de forma no es el resultado de los cambios en las fibrillas de colágeno en sí mismas, sino en el andamio interfibrilar que se entrecruza con ellas".

En primer autor y el estudiante de doctorado Jingyi Mo, de la Facultad de Ingeniería y Ciencia de los Materiales de QMUL, agrega: "Se han diseñado muchos biomateriales de colágeno o similares al colágeno para que coincida con la química de la superficie de las células y tejidos del cuerpo, pero son muy pocos los que pueden cambiar su propiedades mecánicas rápidamente".

Los autores de este trabajo esperan reducir y aislar las moléculas que llevan a estas propiedades de la pared del cuerpo del pepino de mar, que a su vez, pueden ayudar a entender cómo aplicar esta investigación en medicina y cosmética.