Las membranas biológicas son como un borde protegido. Separan la célula del medio ambiente y al mismo tiempo controlan la importación y exportación de moléculas. La membrana nuclear se puede cruzar a través de muchos poros diminutos. Científicos del Biozentrum y del Swiss Nanocience Institute de la Universidad de Basilea, junto con un equipo internacional de investigadores, han descubierto que las proteínas que se encuentran dentro del poro nuclear funcionan de manera similar a un velcro. En Nanotecnología de la naturaleza , informan cómo estas proteínas pueden usarse para el transporte controlado y selectivo de partículas.

Hay mucho tráfico en nuestras células. Muchas proteínas, por ejemplo, necesitan viajar desde su sitio de producción en el citoplasma hasta el núcleo, donde se utilizan para leer información genética. Los poros de la membrana nuclear permiten su transporte dentro y fuera del núcleo celular. El profesor de Argovia Roderick Lim, del Biozentrum y el Swiss Nanocience Institute de la Universidad de Basilea, estudia los fundamentos biofísicos de este transporte. Para comprender mejor este proceso, ha creado un modelo artificial del complejo de poros nucleares, junto con científicos de Lausana y Cambridge, lo que ha llevado al descubrimiento de que sus proteínas funcionan como un "velcro" a nanoescala que se puede utilizar para transportar las partículas más pequeñas.

"Velcro sucio" dentro del poro nuclear

Los poros nucleares son complejos de proteínas dentro de la membrana nuclear que permiten el intercambio molecular entre el citoplasma y el núcleo. La fuerza impulsora es la difusión. Los poros nucleares están revestidos con proteínas tipo "velcro". Solo las moléculas especialmente marcadas con proteínas importadas pueden unirse a estas proteínas y así pasar por el poro. Pero para todas las moléculas que no se unen, el poro nuclear actúa como una barrera. Los investigadores postularon que el transporte depende de la fuerza de unión a las proteínas tipo "velcro". La unión debe ser lo suficientemente fuerte como para que las moléculas que se transporten puedan unirse, pero al mismo tiempo no demasiado apretada para que aún puedan difundirse a través del poro.

En un sistema artificial que recrea el poro nuclear, los investigadores probaron su hipótesis. Cubrieron partículas con proteínas importadas y estudiaron su comportamiento en el "velcro" molecular. Curiosamente, los investigadores encontraron paralelos en el comportamiento de la tira de velcro tal como la conocemos. En "velcro limpio", las partículas se pegan inmediatamente. Sin embargo, cuando el "velcro" se llena o "ensucia" con proteínas importadas, es menos adhesivo y las partículas comienzan a deslizarse sobre su superficie solo por difusión. "Comprender cómo funciona el proceso de transporte en el complejo de poros nucleares fue decisivo para nuestro descubrimiento, ", dice Lim." Con el 'velcro' a nanoescala deberíamos poder definir el camino a seguir, así como acelerar el transporte de partículas seleccionadas sin requerir energía externa ".

Posibles aplicaciones de la tecnología lab-on-a-chip

Las investigaciones de Lim sobre los procesos de transporte biomolecular forman la base para el descubrimiento de este notable fenómeno de que las partículas pueden transportarse selectivamente con un "velcro" molecular. "Este principio podría encontrar aplicaciones muy prácticas, por ejemplo, como cintas transportadoras a nanoescala, escaleras mecánicas o vías, "explica Lim. Esto también podría potencialmente aplicarse para miniaturizar aún más la tecnología de laboratorio en chip, pequeños laboratorios en chips, donde este método de transporte recientemente descubierto haría obsoletos los complejos sistemas de bombas y válvulas de hoy.