Cualquier tipo de movimiento corporal, tanto grande como pequeño, desde los músculos de los brazos hasta las neuronas que transportan esas señales al cerebro, depende de una colección masiva de proteínas que llamamos motores moleculares.
Fundamentalmente, los motores moleculares son proteínas que convierten la energía química en movimiento mecánico y tienen diferentes funciones dependiendo de su tarea. Sin embargo, debido a que son tan pequeños, los mecanismos exactos sobre cómo estas moléculas se coordinan entre sí son poco conocidos.
Publicando en Avances científicos , la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Kyoto descubrió que dos tipos de 'kinesina', un tipo de motor molecular, poseen diferentes propiedades de coordinación. En colaboración con el Instituto Nacional de Tecnología de la Información y las Comunicaciones, o NICT, se hicieron los hallazgosposible gracias a una nueva herramienta que el equipo desarrolló que estaciona motores individuales en plataformas, miles de veces más pequeñas que una sola celda.
"La kinesina es una proteína motora que participa en acciones como la división celular, las contracciones musculares y el movimiento de los flagelos. Se mueven a lo largo de estos largos filamentos de proteínas llamados microtúbulos", explica el primer autor Taikopaul Kaneko. "En el cuerpo, la kinesina funciona comoun equipo para transportar moléculas grandes dentro de una célula, o permitir que la célula misma se mueva "
Para observar de cerca la coordinación, el equipo construyó un dispositivo que consiste en un conjunto de nano-pilares de oro de 50 nanómetros de diámetro y con una separación de 200 a 1000 nanómetros. Como referencia, una célula de piel tiene aproximadamente 30 micrómetros, o 30,000 nanómetros, endiámetro.
"Luego combinamos esta matriz con monocapas autoensambladas, o SAM, que inmovilizaron una sola molécula de kinesina en cada nano-pilar", continúa Kaneko. "Este método de 'nano-patrón' de proteínas motoras nos da control sobre el númeroy el espaciado de la kinesina, lo que nos permite calcular con precisión cómo transportan los microtúbulos ".
El equipo evaluó dos kinesinas: kinesina-1 y kinesina-14 que están involucradas en el transporte intercelular y la división celular respectivamente. Sus resultados mostraron que en el caso de la kinesina-1, ni el número ni el espaciamiento de las moléculas cambian la velocidad de transportede microtúbulos.
En contraste, la kinesina-14 disminuyó la velocidad de transporte a medida que aumentó el número de motores en un filamento, pero aumentó a medida que aumentó la separación de los motores. Los resultados indican que mientras las moléculas de kinesina-1 funcionan de manera independiente, la kinesina-14 interactúa entre sípara ajustar la velocidad del transporte.
Ryuji Yokokawa, que dirigió el equipo, se sorprendió por los resultados, "Antes de comenzar este estudio, pensamos que más motores conducían a un transporte más rápido y más fuerza. Pero como la mayoría de las cosas en biología, rara vez es así de simple".
El equipo utilizará su nuevo método de nano-patrones para estudiar la mecánica de otras kinesinas y diferentes motores moleculares.
"Los humanos tienen más de 40 kinesinas junto con otros dos tipos de motores moleculares llamados miosina y dineína. Incluso podemos modificar nuestra matriz para estudiar cómo actúan estos motores en un gradiente de densidad. Nuestros resultados y esta nueva herramienta seguramente ampliarán nuestra comprensiónde los diversos procesos celulares básicos fundamentales para toda la vida ", concluye Yokokawa.
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Materiales proporcionado por Universidad de Kyoto . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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