Movimiento corporal, desde los músculos de los brazos hasta las neuronas que transportan esas señales a su cerebro, se basa en una colección masiva de proteínas llamadas motores moleculares.

Fundamentalmente, Los motores moleculares son proteínas que convierten la energía química en movimiento mecánico. y tienen diferentes funciones en función de su tarea. Sin embargo, porque son tan pequeños, los mecanismos exactos por los cuales estas moléculas se coordinan entre sí no se conocen bien.

Publicando en Avances de la ciencia , La Escuela de Ingeniería de la Universidad de Kyoto ha descubierto que dos tipos de motores moleculares de kinesina tienen diferentes propiedades de coordinación. Colaborando con el Instituto Nacional de Tecnología de la Información y las Comunicaciones, o NTIC, Los hallazgos fueron posibles gracias a una nueva herramienta que desarrolló el equipo que estaciona motores individuales en plataformas miles de veces más pequeñas que una sola celda.

"La kinesina es una proteína motora que participa en acciones como la división celular, contracciones musculares, y movimiento de flagelos. Se mueven a lo largo de estos largos filamentos de proteínas llamados microtúbulos, "explica el primer autor Taikopaul Kaneko." En el cuerpo, kinesinas trabajan en equipo para transportar moléculas grandes dentro de una célula, o permitir que la propia celda se mueva ".

Para observar la coordinación de cerca, El equipo construyó un dispositivo que consta de una serie de nanopilares de oro de 50 nanómetros de diámetro y espaciados entre 200 y 1000 nanómetros. Para referencia, una célula de la piel mide aproximadamente 30 micrómetros, o 30, 000 nanómetros, en diámetro.

"Luego combinamos esta matriz con monocapas autoensambladas, o SAM, que inmovilizó una sola molécula de kinesina en cada nanopilar, "continúa Kaneko." Este método de 'nano-patrones' de proteínas motoras nos da control del número y espaciamiento de quinesinas, permitiéndonos calcular con precisión cómo transportan los microtúbulos ".

El equipo evaluó dos kinesinas:kinesin-1 y kinesin-14, que participan en el transporte intercelular y la división celular, respectivamente. Sus resultados mostraron que en el caso de la kinesina-1, ni el número ni el espaciamiento de las moléculas cambian la velocidad de transporte de los microtúbulos.

A diferencia de, kinesin-14 disminuyó la velocidad de transporte a medida que aumentaba el número de motores en un filamento, pero aumentó a medida que aumentaba el espaciamiento de los motores. Los resultados indican que, si bien las moléculas de kinesina-1 funcionan de forma independiente, kinesin-14 interactúa entre sí para ajustar la velocidad de transporte.

Ryuji Yokokawa, quien dirigió el equipo, se sorprendió por los resultados. "Antes de comenzar este estudio, pensamos que más motores conducían a un transporte más rápido y más fuerza. Pero como la mayoría de las cosas en biología, rara vez es tan simple ".

El equipo utilizará su nuevo método de nano-patrones para estudiar la mecánica de otras quinesinas y diferentes motores moleculares.

"Los seres humanos tenemos más de 40 cinesinas junto con otros dos tipos de motores moleculares llamados miosina y dineína. Incluso podemos modificar nuestra matriz para estudiar cómo actúan estos motores en un gradiente de densidad. Nuestros resultados y esta nueva herramienta seguramente ampliarán nuestra comprensión de la varios procesos celulares básicos fundamentales para toda la vida, "concluye Yokokawa.