Los movimientos de los músculos celulares en forma de pequeños filamentos de proteínas han sido visualizados con detalles sin precedentes por científicos de la Universidad de Warwick.
En un estudio publicado en el Revista biofísica , los científicos del Departamento de Física de la Universidad y la Facultad de Medicina de Warwick han utilizado una nueva técnica de microscopía para analizar los motores moleculares dentro de las células que les permiten moverse y reformarse a sí mismos, lo que podría proporcionar nuevas ideas que podrían informar el desarrollo de nuevos materiales inteligentes.
La miosina es una proteína que forma los filamentos motores que dan estabilidad a la célula y están involucrados en la remodelación de la corteza de actina dentro de la célula. La corteza de actina es muy parecida a la columna vertebral de la célula y le da su forma, mientras que los filamentos de miosina sonsimilar a los músculos. Al 'flexionarse', permiten que la célula ejerza fuerzas fuera de ella y se propague.
El Dr. Darius Köster, de la Escuela de Medicina de Warwick y autor correspondiente en el artículo, dijo: "Cuando la célula quiere contraer o ejercer estrés sobre sus células o tejidos vecinos, formará fibras de estrés utilizando una serie de filamentos de miosina y actina para realizaruna acción similar a nuestros propios músculos. De hecho, nuestros músculos están formados por las mismas moléculas.
"Pero también pueden formar otras estructuras. Una célula se está remodelando constantemente y todas estas proteínas están experimentando un recambio porque tienen una vida útil limitada. Varios procesos requieren la remodelación local de la corteza, por ejemplo, si la célulaquiere moverse, usa remodelación de actina y miosina "
Los biólogos generalmente usan una técnica llamada microscopía óptica de fluorescencia para analizar moléculas biológicas. Esto implica agregar una proteína fluorescente a la molécula que luego se excita para que emita luz que puede ser detectada y analizada. El inconveniente es que esta técnica causa fototoxicidad, destruyendo así la molécula cuando la miras.
Para sortear este obstáculo, el equipo de la Universidad de Warwick unió fuerzas con el laboratorio Kukura de la Universidad de Oxford para estudiar una corteza celular mínima utilizando una técnica, llamada microscopía de dispersión interferométrica iSCAT, que no requería que agregaranproteínas fluorescentes a las moléculas y que utiliza luz dispersa de la molécula fuente. Al medir la interferencia entre esa luz y la luz de la superficie de vidrio en la que se coloca la muestra, los científicos pueden producir imágenes más sensibles y escalables al tiempo que limitan la cantidad deluz a la que está expuesta la molécula. Pueden visualizar objetos en el límite de resolución óptica, a 200 nm o 0,0002 mm, mientras que los filamentos de miosina muscular son típicamente de 0,001 mm de largo.
El Dr. Köster dijo: "Nuestra corteza celular mínima se reorganiza durante períodos de decenas de minutos, por lo que debe ser capaz de seguir la actividad en escalas de tiempo cortas, pero durante períodos largos. Y eso es difícil con microscopía fluorescente convencional"
"Queríamos averiguar si la miosina se alinea con la actina y ejerce fuerzas de tensión, o si puede cruzar a varios filamentos y juntarlos para contraerlos. Con esta nueva técnica, lo que realmente vemos son diferentes regímenes de fluctuaciones en elFilamentos de miosina: la miosina tiene una estructura con mancuernas y cuando solo un lado se une a la actina, fluctúa mucho. Si ambos lados se unen, son mucho más rígidos y no fluctúan tanto.
"Descubrimos que la miosina puede comportarse en ambos regímenes, algo que antes no era posible observar. Hay muy pocos estudios de estos conjuntos, otros han estudiado moléculas individuales en esta escala de tiempo, pero solo se podría teorizar cómo funciona un conjunto motor"
Lewis Mosby es estudiante de doctorado en el Departamento de Física y Warwick Medical School co-supervisado por el Dr. Marco Polin y la Dra. Anne Straube. Actualmente está estudiando transporte de carga intracelular con el apoyo de una beca del Leverhulme Trust dirigido por el Dr. Straube. LewisMosby es el autor principal del artículo y programó un nuevo software de seguimiento de partículas para identificar tanto la posición como la orientación de los filamentos de miosina.
Él dijo: "Utilizamos un código que fue desarrollado para detectar galaxias y otros objetos en el cielo, por lo que fue fascinante aplicarlo al extremo opuesto exacto de la escala".
Además de proporcionar información sobre la función general de la corteza de las células de mamíferos, estos motores moleculares proporcionan un modelo para las nuevas tecnologías.
El Dr. Köster agrega: "Este es un buen ejemplo de un compuesto autoorganizado con una gama de dinámicas diferentes, pero todo integrado debido a las propiedades de las proteínas. Esa es una característica interesante si se observa, por ejemplo, la inteligenciamateriales. No solo se autoorganiza sino que también es activo, adoptando diferentes formas según el consumo de energía ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Warwick . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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