Una molécula fluorescente cuya luminosidad depende de qué tan rápido puede rotar está ayudando a los investigadores a medir qué tan viscoso es el fluido dentro de las diferentes partes de una célula.

"Hay mucho interés en el campo biofísico en el desarrollo de sondas químicas que se pueden utilizar para caracterizar el medio ambiente dentro de una célula o cualquier tipo de compartimento biológico". "dice Peter Bond, del Instituto de Bioinformática de A * STAR.

Investigadores del Reino Unido y Singapur, incluidos científicos A * STAR como el equipo de Bond que dirigió el brazo computacional del proyecto, han modelado, desarrolló y probó una molécula que comprende dos partes; una sonda genética diseñada para ubicarse en proteínas particulares, para que pueda dirigirse a cualquier lugar de la célula donde se encuentre la proteína; y un rotor molecular, una molécula fluorescente cuya fluorescencia dura más tiempo, más lento gira. Los investigadores de A * STAR simularon cómo se comportaría esta molécula en diferentes microambientes a escalas de millonésimas o incluso mil millonésimas de metro.

La microviscosidad se refiere a cuán viscoso, o grueso, el fluido es, en particular, partes de una célula. Dado que el contenido de la celda es móvil en un entorno líquido, La microviscosidad puede tener un impacto importante en la forma en que las proteínas y las moléculas biológicas interactúan y se comunican entre sí. "Estas proteínas se ven afectadas por interacciones entre sí, y por diferencias locales en osmolitos y otras moléculas pequeñas, como los nutrientes, "Dice Bond.

Para medir la microviscosidad dentro de una celda, Los investigadores primero necesitaban comprender la dinámica de cómo esta sonda podría comportarse en entornos de diferentes viscosidades. Usando simulaciones por computadora de líquidos, pudieron demostrar que a medida que aumentaba la viscosidad de la solución, la velocidad de rotación de la sonda disminuyó y su fluorescencia cambió de forma mensurable.

Mientras tanto, sus colegas del Reino Unido estaban realizando experimentos en células y encontraron resultados muy similares. Usando la sonda de microviscosidad recientemente desarrollada, los investigadores pudieron estudiar cómo las mitocondrias, las centrales eléctricas de la celda, reaccionar a los cambios ambientales. Descubrieron que el interior de las mitocondrias mantenía condiciones de viscosidad estables incluso ante grandes cambios en las concentraciones y viscosidad de electrolitos externos.

Se cree que la microviscosidad juega un papel importante en enfermedades como la enfermedad de Alzheimer, con evidencia que sugiere que la microviscosidad dentro de las células del cerebro puede cambiar a medida que avanza la enfermedad.

"Si pudiéramos comprender factores como la microviscosidad, así como comprender los mecanismos biológicos básicos, podemos desarrollar nuevos enfoques para el tratamiento de enfermedades, "Dice Bond.