🦠 Motilidad Celular: Polimerización de la Actina y Reptación

Esos son los dos parámetros que las células regulan biológicamente: la profilina y las forminas aceleran la adición en el extremo con púa, mientras que la ADF/cofilina corta filamentos y acelera la pérdida en el extremo puntiagudo. Las otras dos constantes de velocidad (tasa de pérdida en el extremo con púa k₋ᵦ ≈ 1,4 s⁻¹ y tasa de adición en el puntiagudo k₊ₚ ≈ 1,3 µM⁻¹s⁻¹) se mantienen en sus valores medidos en la bibliografía para que la ventana de renovación siga siendo realista.

Por encima de la concentración crítica del extremo puntiagudo (Cc(−) ≈ 0,6 µM) ambos extremos ganan subunidades netas: el filamento simplemente se alarga en todas partes y la verdadera renovación se detiene. Por debajo de la concentración crítica del extremo con púa (Cc(+) ≈ 0,12 µM) el filamento se encoge por ambos extremos, imitando una pérdida catastrófica de fuerza protrusiva.

La velocidad de migración en el modelo está limitada por el extremo que sea más lento: si la polimerización de actina no puede seguir el ritmo, la contracción adicional de miosina solo aumenta la tensión trasera contra las adhesiones focales que aún agarran, sin mover la célula más rápido, tal como ocurre en células reales donde la protrusión y la contracción deben coordinarse.

Representa el depósito local de monómeros libres disponible en el borde de avance. Cuando la tasa de adición en el extremo con púa se eleva mientras el reabastecimiento de la reserva es limitado, el consumo supera al reabastecimiento por difusión y la reserva se agota, frenando el crecimiento posterior; el mismo régimen limitado por monómeros que se observa cuando las células sobreexpresan forminas sin la profilina-actina correspondiente.

Los neutrófilos que persiguen quimioatrayentes bacterianos, los fibroblastos que cierran una herida, los conos de crecimiento que navegan durante el desarrollo neural, y las células cancerosas invasivas dependen todas de la renovación de actina lamelipodial acoplada a la contracción actomiosínica y al recambio de adhesiones.

Representa la hidrólisis de ATP: las subunidades recién añadidas cerca del extremo con púa portan ATP, que se hidroliza a ADP-Pi y luego a ADP a medida que la subunidad envejece hacia el extremo puntiagudo. La actina-ADP se disocia aproximadamente diez veces más rápido que la actina-ATP, lo que explica en parte por qué la despolimerización se concentra en el extremo puntiagudo.

Las constantes de velocidad (k₊ᵦ, k₋ᵦ, k₊ₚ, k₋ₚ) y las concentraciones críticas son valores bibliográficos para la actina del músculo esquelético. La cinética está comprimida en el tiempo para facilitar la visualización, y la membrana, el ciclo de adhesión y el acoplamiento de miosina son modelos agregados simplificados en lugar de una simulación mecanoquímica completa, pero cada control impulsa genuinamente las ecuaciones de velocidad subyacentes.