Se ha capturado por primera vez la caminata 'con las piernas rígidas' de una proteína motora a lo largo de un filamento similar a una cuerda floja.

Debido a que las células se dividen en muchas partes que cumplen funciones diferentes, algunas ventajas celulares deben transportarse de una parte de la célula a otra para que funcione sin problemas. Existe toda una clase de proteínas llamadas 'motores moleculares', como la miosina 5, que se especializan en el transporte de carga utilizando energía química como combustible.

Notablemente, estas proteínas no solo funcionan como camiones a nanoescala, también parecen una criatura de dos patas que da pasos muy pequeños. Pero no estaba claro exactamente cómo la miosina 5 hizo esto.

El movimiento de la miosina 5 ahora ha sido registrado por un equipo dirigido por científicos de la Universidad de Oxford utilizando una nueva técnica de microscopía que puede "ver" pequeños pasos de decenas de nanómetros capturados hasta 1000 fotogramas por segundo. Los hallazgos son de interés para cualquiera que intente comprender la base de la función celular, pero también podrían ayudar en los esfuerzos destinados a diseñar nanomáquinas eficientes.

'Hasta ahora, Creíamos que el tipo de movimientos o pasos que realizaban estas proteínas eran aleatorios y fluían libremente porque ninguno de los experimentos sugería lo contrario, ', dijo Philipp Kukura del Departamento de Química de la Universidad de Oxford, quien dirigió la investigación que se informó recientemente en la revista. eLife . 'Sin embargo, lo que hemos demostrado es que los movimientos solo parecían aleatorios; si tiene la capacidad de observar el movimiento con suficiente velocidad y precisión, emerge un patrón rígido de caminar ”.

Uno de los problemas clave para quienes intentan capturar proteínas en un paseo es que estas moléculas no solo son pequeñas, con pasos mucho más pequeños que la longitud de onda de la luz y, por lo tanto, la resolución de la mayoría de los microscopios ópticos, sino que también se mueven muy rápidamente.

Philipp describe cómo el equipo tuvo que pasar del microscopio equivalente a la cámara de un iPhone a algo más parecido a las cámaras de alta velocidad que se usan para disparar balas a gran velocidad. Incluso con un equipo tan preciso, el equipo tuvo que marcar los 'pies' de la proteína para obtener una imagen precisa de su forma de andar:un pie estaba marcado con un punto cuántico, el otro con una partícula de oro de solo 20 nanómetros de diámetro. (Confusamente, tecnicamente hablando, estos 'pies' se denominan 'cabezas' de la proteína porque se unen al filamento de actina).

Entonces, ¿cómo avanza la miosina de A a B?

Los investigadores han creado una breve animación [ver arriba] para mostrar lo que revelaron sus imágenes:que la miosina 5a da pasos regulares con 'piernas rígidas' de 74 nanómetros de longitud. El movimiento se asemeja al giro de una brújula divisoria que se usa para medir distancias en un mapa. Con cada paso, las cabezas de la miosina 5a se unen al filamento de actina antes de soltarse para dar otro paso. En la animación, los dulces voladores representan ATP, que proporciona la energía para impulsar la proteína motora.

'Describo el movimiento como un poco como los paseos en el boceto de Monty Python sobre el Ministerio de Paseos Tontos, dijo Philipp. Añade que tenemos que imaginar que este movimiento tiene lugar en un entorno a nanoescala hostil y caótico:"Piense en que es como tratar de caminar sobre la cuerda floja en un huracán mientras le arrojan pelotas de tenis".

'Hemos descubierto una forma muy eficiente en la que una proteína ha descubierto que hace lo que necesita hacer, que es moverse y transportar cargas de A a B, 'explica Philipp. “Antes de nuestro descubrimiento, la gente podría haber pensado que las nanomáquinas artificiales podrían depender del movimiento aleatorio para moverse, pero nuestro trabajo sugiere que esto sería ineficiente. Este estudio muestra que si queremos construir máquinas tan eficientes como las que se ven en la naturaleza, es posible que debamos considerar un enfoque diferente '.

Parece que si estás diseñando máquinas diminutas, los paseos 'tontos' pueden no ser tan tontos después de todo.