Anche le proteine sono vanitose!

La proteina "primadonna" al lavoro! Imagecredit: xvivo

Le proteine sono le macromolecole fondamentali di tutte le cellule animali e vegetali. Sarà per questo che se la “tirano”?

Già perché una recente ricerca condotta dai bioingegneri dell’Università di Rice ci fa scoprire che alcune di queste proteine sono dei muli infaticabili che camminano letteralmente trasportando il loro prezioso carico (vescicole, organelli o altre macromolecole) all’interno delle cellule viventi, ma si comportano come delle vere primedonne, vanità e mitomania comprese!

Questa particolare proteina, chiamata chinesina, è una incredibile e strabiliante macchina molecolare bipede. Adesso gli scienziati hanno anche sviluppato gli strumenti per misurare la potenza di trazione della molecola di chinesina sia singolarmente che in coppia, e la loro relazione pubblicata su Biophysical Journal di questa settimana rivela  che le chinesine lavorano meglio da sole, forse perché sono già efficaci di natura e non necessitano di ulteriori aiuti, o forse perché non sopportano di condividere la gloria del loro lavoro, chissà!

Alla base del servizio di trasporto intracellulare, queste macromolecole che appartengono alla famiglia dei cosiddetti motori proteici, sfruttano l’energia chimica dell’ATP e la trasformano in forza meccanica per il loro movimento.

“I ricercatori stanno studiando le proprietà meccaniche delle proteine a motore  singolo da qualche tempo, ma questa è la prima volta che qualcuno è stato in grado di legare un numero definito di motori molecolari ad un carico per poi vederli lavorare insieme. Sappiamo che più di uno di questi motori è addetto alla maggior parte dei carichi, così la comprensione di come riescano o meno a lavorare insieme, potrebbe aiutarci a capire meglio il sistema di trasporto intracellulare.”

Una coppia di motori proteici che "litigano"! Imagecredit: Kenneth Jamison/Rice University

Questo è quanto riporta Michael Diehl, assistente professore di bioingegneria presso la Rice, che ha partecipato alle ricerche. I motori proteici si muovono in una direzione precisa, stabilita dai microtubuli, ovvero i percorsi sui quali camminano, solitamente dal nucleo verso l’esterno della cellula o viceversa.  A volte però, diversi motori proteici concorrono al trasporto di un carico contemporaneamente, e potrebbero dirigersi in direzioni opposte. Come viene stabilita la direzione definitiva? Che cosa influenza questi equilibri? Come fanno a cooperare o competere per ottenere che il pacchetto giusto sia recapitato nella posizione prevista? Queste sono le domande a cui i ricercatori stanno cercando di dare una risposta.

Negli ultimi dieci anni il trasporto intracellulare è diventato un argomento sempre più caldo, in parte anche perché i ricercatori hanno scoperto che i guasti nel sistema dei trasporti sono legati alle malattie neurodegenerative come la sclerosi laterale amiotrofica (SLA), la distrofia di Duchenne o la malattia di Huntington.

L’apparecchiatura che hanno creato per studiare il problema ha richiesto anni di lavoro. Driver e Jamison, due ricercatori, hanno utilizzato alcuni filamenti di DNA per fare un cappio, una sorta di giogo molecolare usato per “ammanettare” un paio di chinesine ad un carico sperimentale. Il carico nei loro test era costituito da una perlina microscopica di plastica, e sfruttando un fascio di raggi laser come micropinzette olografiche, hanno attaccato le squadre di proteine alle perline per trasportarle sulle strade costruite lungo i microtubuli.

Il gruppo di ricerca di Diehl, che opera presso il nuovo complesso BioScience Research Collaborative alla Rice, ha impiegato anni per affinare gli strumenti utilizzati nel nuovo studio, ma il loro lavoro è stato ben ripagato. Negli ultimi quattro mesi, il gruppo ha vinto una borsa R01 dal National Institutes of Health del valore di più di 1,4 milioni di dollari, inoltre Diehl ha pubblicato uno studio teorico sulle proteine motrici con il chimico Anatoly Kolomeisky.

Se volete farvi un’idea un po’ più precisa riguardo le dinamiche intracellulari con un incredibile viaggio all’interno di una cellula vivente, non perdetevi il video che segue. L’animazione è stata commissionata dalla Harvard University per portare i loro studenti di biologia cellulare in un viaggio attraverso il mondo microscopico di una cella, illustrando i meccanismi che consentono ad un globulo bianco di percepire l’ambiente circostante e rispondere ad uno stimolo esterno. Questa clip è la prima di una serie di animazioni che XVIVO sta creando per il sito educational BioVisions di Harvard, e al suo interno potrete ammirare anche le proteine primedonne sfilare in passerella! Ecco a voi “The inner life  of a cell”!!

Di questo video ne esistono numerose versioni, anche con una suggestiva colonna sonora, quello che vi ho proposto però contiene sottotitoli (dal menu CC) che sono anche traducibili, oltre alle descrizioni testuali dei particolari più rilevanti.

Questo lavoro, oltre ad essere ammirevole e sorprendente, è ideale per sfatare il solito luogo comune che vorrebbe che la scienza non paghi. Date un’occhiata al sito www.xvivo.net, una ulteriore dimostrazione che la scienza non solo è bella e ricca di fascino, ma è anche un remunerativo business per i suoi operatori più fortunati!

Fonte: PhysOrg

Inner Life of the Cell animation conception and scientific content by Alain Viel and Robert A. Lue. Animation by John Liebler/XVIVO.