Scoperta della simbiosi cellulare: i ricercatori di Bielefeld svelano i segreti della matrice extracellulare!

Scoperta della simbiosi cellulare: i ricercatori di Bielefeld svelano i segreti della matrice extracellulare!

Il 18 agosto 2025, un gruppo di ricerca internazionale, tra cui l’Università di Bielefeld, ha pubblicato uno studio innovativo sulla rivistaAtti dell'Accademia Nazionale delle Scienze(PNAS). Lo studio esamina il modo in cui le cellule di un gruppo formano strutture complesse, in particolare attraverso l'interazione nella matrice extracellulare (ECM) prodotta dalle cellule. Il focus della ricerca era l'organismo modello Volvox carteri, un'alga verde composta da circa 2.000 cellule.

Gli scienziati hanno utilizzato una proteina ECM marcata in modo fluorescente chiamata feroforina II per visualizzare le strutture dell'ECM. Per fare ciò, hanno utilizzato un microscopio confocale a scansione laser (CLSM), che ha consentito un’immagine ad alta risoluzione dell’ECM. I risultati hanno mostrato che la feroforina II è localizzata nelle strutture di confine della ECM e la stabilità delle strutture esterne viene mantenuta nonostante le diverse proteine ​​prodotte tra le cellule. È interessante notare che i compartimenti della ECM seguono una distribuzione matematica del k-gamma.

Sviluppo dinamico e auto-organizzazione

Una scoperta chiave dello studio è la capacità delle cellule di creare collettivamente strutture esterne stabili senza la necessità di un coordinamento diretto. Ciò suggerisce un processo di auto-organizzazione. I ricercatori hanno anche scoperto che le strutture dell’ECM hanno confini arrotondati o poligonali che cambiano man mano che le alghe crescono.

Il gruppo di ricerca era composto da vari esperti, tra cui il professor Armin Hallmann, il dottor Benjamin von der Heyde e la dottoressa Eva Laura von der Heyde dell'Università di Bielefeld, nonché Anand Srinivasan, il dottor Sumit Kumar Birwa, il dottor Steph Höhn e il professor Raymond Goldstein dell'Università di Cambridge. Questo sforzo di collaborazione è sostenuto dai finanziamenti del Wellcome Trust e della John Templeton Foundation.

Il ruolo della matrice extracellulare

La matrice extracellulare svolge un ruolo cruciale nella comunicazione e interazione cellulare. È costituito da una sostanza base eterogenea che comprende acqua, glicoproteine, polisaccaridi e importanti nutrienti. Tra i componenti principali figurano anche i collageni, che formano vari tipi di fibre e sono presenti in quasi tutti i tessuti. Questa matrice influenza non solo le proprietà dei tessuti, ma anche il comportamento cellulare attraverso le interazioni tra proteine ​​e componenti della matrice.

Lo studio mostra anche che il 54% dei geni di V. carteri sono specifici per i tipi cellulari. Sono stati identificati due principali promotori specifici del tipo cellulare: PCY1, che è attivo nelle cellule riproduttive (gonidi), e PFP, che agisce nelle cellule somatiche. Questi promotori forniscono strumenti molecolari efficaci per la manipolazione genetica e lo studio delle funzioni genetiche all'interno di V. carteri.

Nel complesso, la ricerca evidenzia quanto siano importanti le dinamiche dell’ECM per la formazione e la stabilità di strutture cellulari complesse e apre nuove prospettive per comprendere la multicellularità e la divisione cellulare.

La pubblicazione originale, scritta da Benjamin von der Heyde et al., è stata pubblicata il 12 agosto 2025 e può essere trovata sotto il DOI: 10.1073/pnas.2425759122 può essere visualizzato.

Per ulteriori informazioni sulla matrice extracellulare visitare il sito Wikipedia.

Lo studio di V. carteri e degli organismi correlati potrebbe avere ampie applicazioni nella biologia sintetica e nella ricerca medica, come lo sviluppo di terapie più specifiche o l’approfondimento della nostra comprensione del comportamento cellulare.

uni-bielefeld.de riferisce che le scoperte scientifiche sulla capacità di auto-organizzazione delle cellule aprono nuove strade nella ricerca biologica.

In sintesi, la ricerca amplia le nostre prospettive sulla complessità della vita e fa luce sull’interazione delle cellule nel loro ambiente naturale.