Mechanics of boundary formation in epithelial monolayers by Eph-ephrin interactions

Abstract

Para que un organismo se desarrolle y mantenga en homeostasis, las células que llevan a cabo distintas funciones a menudo deben permanecer separadas por barreras físicas. La formación y mantenimiento de estas barreras es comúnmente atribuido a mecanismos locales, restringidos a las células que revisten la barrera a lado y lado. En este trabajo se muestra como, a pesar de los mecanismos subcelulares locales, la formación y mantenimiento de las barreras epiteliales implica patrones mecánicos de largo alcance y persistentes en el tiempo. Para ello, se ha analizado la formación de barreras repulsivas entre dos monocapas epiteliales, una expresando el receptor tirosina quinasa EphB2 y la otra su ligando, la efrina B1. Tras su contacto, ambos epitelios exhiben patrones oscilatorios de fuerzas de tracción y estrés, extendiéndose estos a lo largo de diversas hileras de células, promoviendo el desplazamiento de las adhesiones a la matriz extracelular hacia afuera de la barrera. A lo largo del tiempo, ambos epitelios sufren el proceso de ‘jamming’ y los patrones mecánicos supracelulares observados se estabilizan, contribuyendo permanentemente a la segregación de ambos tejidos. El ‘jamming’ celular es acompañado por la emergencia de ondas de deformación con características de solitono, propagándose las mismas desde la barrera hacia el interior del epitelio. Este fenómeno ha resultado no ser específico de la repulsión entre Eph y epfrina, sino que también ha sido observado durante la formación de una barrera epitelial contra una interfaz inerte. Nuestros descubrimientos revelan un mecanismo físico global que sostiene la separación entre tejidos epiteliales independientemente de las características bioquímicas y físicas locales de los tejidos.