Para mantener viva una celda Las proteínas motoras moleculares transportan constantemente bloques de construcción y desechos a través de la célula. a lo largo de su red de biopolímeros. Debido a la alta densidad de estas proteínas, Se cree que los efectos de interferencia afectan este transporte, al igual que los atascos afectan el tráfico de la calle. Sin embargo, no se sabe mucho acerca de estos efectos de aglomeración en el tráfico celular. Los investigadores de los grupos de Erwin Peterman y Peter Schall en LaserLaB (VU) y el Instituto de Física (UvA) ahora han encontrado una manera de visualizar y medir directamente estos efectos de interferencia en el tráfico celular. Sus resultados, que han sido publicados en Revisión física X esta semana, aportan nuevos conocimientos sobre las interacciones motoras en el abarrotado transporte de motores moleculares. Este proyecto está recibiendo financiación del programa Complexity de NWO.
Las células vivas requieren un transporte constante de nutrientes y desechos. Esto se logra mediante proteínas motoras moleculares que transportan orgánulos y otros componentes básicos a lo largo de la red de biopolímeros del citoesqueleto. que abarca el volumen de la celda. El mecanismo de marcha de los motores individuales se ha estudiado extensamente:Kinesin-1, por ejemplo, un representante importante de la familia de proteínas Kinesin, se mueve por el siguiente, paso a paso de dos dominios motores en pasos bien definidos de 8 nanómetros. Lo que no ha quedado claro hasta ahora es cómo los motores caminan e interactúan colectivamente. Debido a su densa población, Los efectos de apiñamiento podrían afectar de manera crucial el transporte a través de la célula, pero hasta ahora no se podía acceder a estos efectos en el régimen densamente poblado.
Medidas de velocidad
Los investigadores de UvA y VU han logrado un progreso significativo en este tema al combinar una nueva técnica de imágenes de correlación con el modelado físico. Como en estudios anteriores, utilizaron motores con etiquetas fluorescentes en condiciones bien definidas en microtúbulos, componentes del citoesqueleto de la célula, ensamblados en un portaobjetos de vidrio. Al correlacionar los puntos de imagen en movimiento de las proteínas motoras fluorescentes en el espacio y el tiempo, los investigadores pudieron por primera vez medir su velocidad y correr la longitud a lo largo del filamento a altas densidades.
Estas mediciones revelaron una notable desaceleración de los motores a medida que aumentaba la densidad, demostrando la formación de atascos. Estos atascos se confirmaron directamente en los rastros observados de los motores. Es más, los investigadores demostraron que estos atascos de tráfico estaban bien descritos por modelos de transporte simples, en el que las proteínas motoras están modeladas por partículas duras que se acumulan a medida que se interponen entre sí. Sorprendentemente, sin embargo, las diferentes especies motoras mostraron longitudes muy diferentes en las que interactúan:a partir de su tamaño físico como se asume en el modelo simple, hasta una distancia 30 veces mayor que este tamaño.
Si bien aclarar el mecanismo detrás de esta interacción de largo alcance sigue siendo un intrigante problema abierto para futuras investigaciones, los resultados actuales ya ilustran las características muy diferentes de los motores. Aprender más sobre estas propiedades específicas de las proteínas motoras podría ayudar a lidiar con, o incluso suprimir los efectos de interferencia en el tráfico celular. Por ejemplo, es bien sabido que, en enfermedades como la enfermedad de Alzheimer, el transporte neuronal se ve gravemente obstaculizado, resultando en acumulaciones locales de proteínas motoras y sus cargas, que podría desempeñar un papel en la neurodegeneración.
