Reflexionando

Las reflectinas son una familia de proteínas intrínsecamente desordenadas que evolucionaron en ciertos cefalópodos , incluyendo Euprymna scolopes y Doryteuthis opalescens, para producir camuflaje iridiscente y señalización. Esta familia de proteínas, identificada recientemente, es rica en aminoácidos aromáticos y que contienen azufre , y es utilizada por ciertos cefalópodos para refractar la luz incidente en su entorno. ^{[ 1 ]} La proteína reflectina es responsable de la pigmentación dinámica y la iridiscencia en los organismos. Este proceso es "dinámico" debido a sus propiedades reversibles, lo que permite que la reflectina cambie la apariencia de un organismo en respuesta a factores externos, como la necesidad de camuflarse o enviar señales de advertencia.

Es probable que las proteínas reflectinas se distribuyan en la capa externa de células llamadas "células de la vaina" que rodean las células pigmentarias de un organismo, también conocidas como cromatocitos. ^{[ 2 ]} Secuencias específicas de reflectina permiten a los cefalópodos comunicarse y camuflarse ajustando el color y la reflectividad. ^{[ 3 ]}

Se presume que la reflectina se originó a partir de un tipo de transposón (conocido como gen saltarín ), una secuencia de ADN que puede cambiar de posición dentro del material genético al codificar una enzima . Esta enzima separa el transposón de una ubicación en el genoma y lo une a otra. Los "saltos" del transposón pueden crear o revertir mutaciones que alteran la identidad genética de la célula, lo que puede dar lugar a nuevas características. Este proceso puede considerarse un mecanismo de "cortar y pegar". La capacidad de los transposones para adaptarse en un genoma y cambiar rápidamente su identidad es una propiedad que se asemeja mucho al comportamiento de la reflectina.

Un ancestro adicional podría ser la bacteria simbiótica Vibrio fischeri (también llamada Aliivibrio fischeri), una bacteria bioluminiscente (que produce y emite luz) que se encuentra frecuentemente en relaciones simbióticas. Dado que la reflectina y Vibrio fischeri comparten funciones similares, como la producción de una apariencia iridiscente en los organismos, también se cree que, al igual que Vibrio fischeri, la reflectina es simbiótica y es utilizada por los cefalópodos para interactuar con su entorno. ^{[ 4 ] [ 5 ]}

La reflectina es una proteína desordenada compuesta por secuencias de aminoácidos conservadas. Cada secuencia incluye una combinación de aminoácidos estándar y aminoácidos que contienen azufre. Si bien se puede deducir su estructura básica, aún no se ha determinado su estructura molecular exacta. Las propiedades de interacción con la luz de la reflectina se atribuyen a su estructura jerárquica ordenada y a los enlaces de hidrógeno . ^{[ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]}

La reflectina constituye la mayor parte de los reflectores de Bragg, que se forman por invaginaciones de la membrana celular. Los reflectores de Bragg son responsables de reflejar el color en un tipo de célula de la piel llamada iridocito . Los reflectores están compuestos por lamelas apiladas periódicamente , que son capas delgadas de tejido unidas a una membrana. El color y el brillo de la luz reflejada por muchas especies están determinados por el grosor, el espaciado y el índice de refracción (la velocidad a la que la luz puede viajar a través de la membrana) de las lamelas de Bragg. ^{[ 9 ]} Un cambio en el grosor de la membrana desencadena una salida de agua de las lamelas de Bragg, deshidratándolas esencialmente, aumentando su índice de refracción y disminuyendo su grosor y espaciado. Esto resulta en un aumento de la reflectancia de las lamelas de Bragg y un cambio en el color de la luz reflejada. Este cambio también permite que las células inicialmente transparentes aumenten su brillo. ^{[ 8 ]}

La reflectina es capaz de recibir información de señales para un proceso continuo que ajusta con precisión la presión osmótica de las estructuras subcelulares de los cefalópodos. Este proceso continuo se utiliza para regular el comportamiento fotónico , o dicho de otro modo, controlar cómo un organismo cambia de color. Los componentes de la reflectina poseen una carga positiva muy fuerte. Las señales nerviosas se envían a las células iridóforas (también llamadas cromatóforos), que son células que contienen pigmento y que añaden una carga negativa a la reflectina. Con las cargas equilibradas, la proteína se pliega para exponer una superficie pegajosa, lo que provoca que las moléculas reflectantes se agrupen. Este proceso se repite hasta que se acumulan suficientes proteínas de reflectina para cambiar la presión del fluido de la membrana de las paredes celulares. El grosor de la membrana se reduce a medida que el agua escapa, un proceso que cambia la longitud de onda de la luz reflejada. ^{[ 2 ]} Al adaptar la membrana de un organismo para reflejar diferentes longitudes de onda, la reflexión permite a los cefalópodos cambiar entre diferentes colores de rojo, amarillo, verde y azul, así como ajustar el brillo del color proyectado. ^{[ 10 ] [ 11 ] [ 12 ] [ 13 ]}

• Equipos de investigación del ICB ( Instituto de Biotecnologías Colaborativas ) descubrieron que el ensamblaje de la reflectina puede ajustarse eléctricamente, lo que sugiere un nuevo enfoque para controlar máquinas proteicas similares a la reflectina ^{[ 14 ]} Manipulación biótica-abiótica mediante el ajuste eléctrico del ensamblaje de la reflectina
• Investigadores de la Universidad de California en Santa Bárbara (UCSB) podrían tener implicaciones para la ingeniería molecular basadas en mecanismos similares a las transformaciones controladas por la reflectina. Los descubrimientos sobre la reflectina incluso podrían abrir el camino a tratamientos para la enfermedad de Alzheimer. Los procesos utilizados por la reflectina son similares a los que se observan cuando las proteínas se ensamblan en el cerebro durante el desarrollo de enfermedades relacionadas con las proteínas, como el Alzheimer y el Parkinson. Comprender cómo se podría revertir la patología que daña el cerebro .
• Los investigadores creen que los mecanismos reversibles utilizados por la proteína reflectina podrían replicarse para desarrollar células y tejidos humanos vivos y dinámicos. Estos hallazgos podrían aplicarse al desarrollo de herramientas biofotónicas utilizadas en la ciencia de los materiales y la bioingeniería ^{[ 15 ]} Ingeniería óptica de células humanas
• Basándose en la función de la reflectina para camuflar a los cefalópodos, los investigadores creen que es posible crear un material utilizado para el crecimiento de células neuronales y progenitoras humanas. ^{[ 16 ]} Utilizando la reflectina como material para el crecimiento de células madre neuronales

Las reflectinas se han expresado heterólogamente en células de mamíferos para cambiar su índice de refracción . ^{[ 17 ]}