Identifican proteínas implicadas en la adaptación del esqueleto a la locomoción y la remodelación de los huesos
Un estudio internacional revela cómo la evolución y los patrones de locomoción, como el bipedismo, han modelado las estructuras óseas a través de las proteínas de la matriz del hueso. Los hallazgos del trabajo, coordinado por investigadores de la UAB, la URL y la Universidad de Turku (Finlandia), son importantes para comprender la fragilidad y regeneración óseas y pueden ayudar a obtener biomateriales inspirados en la adaptación natural del esqueleto.
Una colaboración internacional aporta nueva luz sobre los mecanismos evolutivos que explican la mecanoadaptación ósea y destaca diversas familias de proteínas potencialmente implicadas en la remodelación del hueso. La investigación se ha publicado recientemente en Communications Biology, una revista del grupo Nature, y ha sido liderada por los investigadores Pere Puigbò, de la Universitat Autònoma de Barcelona (UAB), y Miho Nakamura, de la Universidad de Turku (UTU, Finlandia) y de La Salle Campus Barcelona, miembro fundador de la Universitat Ramon Llull (URL).
Los huesos de los vertebrados detectan y responden constantemente a las fuerzas mecánicas, un fenómeno conocido como mecanoadaptación. El nuevo estudio muestra que esta capacidad ha sido modelada no solo por la biomecánica, sino también por millones de años de presión evolutiva relacionada con la locomoción. Las especies con patrones locomotores diferentes presentan señales evolutivas distintivas en los genes y las proteínas asociados a la detección de cargas e impactos y a la remodelación del esqueleto.
«Estos resultados indican que la evolución de la locomoción ha tenido un papel fundamental en la configuración de la maquinaria molecular de la mecanoadaptación ósea», afirma el profesor Pere Puigbò, del programa Serra Húnter (Departamento de Ciencia Animal y de los Alimentos de la UAB). Dos de estos momentos decisivos fueron el paso de los vertebrados del agua a la tierra, que aumentó la presión sobre las extremidades, y la aparición del bipedismo en humanos, que redistribuyó el estrés entre brazos y piernas.
El estudio identifica diversas proteínas no colágenas de la matriz del hueso que pueden actuar como reguladoras clave de la mecanotransducción, muchas de las cuales han recibido poca atención en estudios anteriores. Estos resultados aportan nueva información sobre cómo las células óseas detectan y responden a las fuerzas externas y sobre cómo estos mecanismos se han modulado durante la evolución de los vertebrados.
«Desde una perspectiva de biología celular, nuestro trabajo señala proteínas importantes pero poco valoradas que podrían ser centrales en la remodelación ósea», añade la profesora Miho Nakamura.
Los hallazgos son importantes para comprender la regeneración ósea, la fragilidad del hueso y la osteoporosis, y pueden ayudar a orientar el desarrollo de biomateriales inspirados en la adaptación natural del esqueleto. El estudio destaca diversas proteínas no colágenas, incluida la fetuina-A, que controla la deposición mineral y evita la calcificación anormal. El papel de la fetuina-A es esencial para mantener unos huesos sanos y puede influir en el riesgo de osteoporosis, equilibrando la formación y la degradación ósea.
A partir de estos descubrimientos, el grupo de investigación Phylobone, coordinado por ambos investigadores y cuya misión es estudiar la regeneración ósea desde la perspectiva de la evolución biológica, está investigando cómo estas proteínas impulsan la adaptación esquelética y la remodelación del hueso.
El estudio, hecho en cultivos de células óseas y con análisis filogenéticos, ha sido financiado por la Sigrid Jusélius Foundation (Finlandia) y la Japan Society for the Promotion of Science (Japón).
Referencia del artículo: Shimochi S, Brunet C, Fontcuberta-Rigo M, Hrovat K, Puigbò P, Nakamura M. «Bone mechano-response is driven by locomotion transitions during vertebrate evolution». Communications Biology (2025). https://doi.org/10.1038/s42003-025-09292-1