Notícia
Controle do esqueleto celular pode ajudar na criação de biorrobôs para a entrega de medicamentos
Cientistas do Caltech desenvolveram uma maneira de estudar e manipular o citoesqueleto de células em tubos de ensaio no laboratório
Os esqueletos celulares, ou citoesqueletos, são redes de pequenos filamentos de proteínas que permitem que as células se impulsionem, carreguem carga e se dividam. Recentemente, uma equipe interdisciplinar de pesquisadores do Instituto de Tecnologia da Califórnia (Caltech), nos Estados Unidos, desenvolveu uma maneira de estudar e manipular o citoesqueleto em tubos de ensaio no laboratório. Entender como as células controlam o movimento poderia, um dia, levar a minúsculos robôs bioinspirados para aplicações terapêuticas. O trabalho também contribui para o desenvolvimento de novas ferramentas para manipulação de fluidos em escalas muito pequenas, relevantes para a biologia molecular e química.
O trabalho foi publicado na edição de 8 de agosto da revista científica Nature.
Os blocos de construção do citoesqueleto celular são filamentos finos chamados microtúbulos, que podem se juntar em estruturas tridimensionais. Cada microtúbulo é 1.000 vezes mais fino que um fio de cabelo humano e tem cerca de 10 micrômetros de comprimento. Juntamente com as proteínas motoras, essas estruturas incrivelmente pequenas se combinam para impulsionar as células relativamente grandes.
Em estudos anteriores, os pesquisadores retiraram essas moléculas da célula e as colocaram em tubos de ensaio, onde os túbulos e as proteínas motoras se agrupam espontaneamente para se organizarem em estruturas em forma de estrela chamadas ásteres. Entretanto, como os ásteres em um tubo de ensaio estão relacionados ao movimento celular do citoesqueleto, ainda não está claro. Além disso, a organização coletiva de microtúbulos demonstrada pela formação dos ásteres envolve forças que não são totalmente compreendidas.
“O que queríamos saber era: como você consegue essas estruturas espontaneamente formadoras no laboratório, para uma célula controlando seu movimento? E como podemos controlar essas moléculas como uma célula?” diz o estudante de pós-graduação Tyler Ross, primeiro autor do estudo.
Então, uma equipe de pesquisadores do Caltech explorou como manipular os filamentos de componentes e proteínas motoras fora do ambiente natural da célula. Nos tubos de ensaio, os cientistas ligavam proteínas motoras a proteínas ativadas por luz que são naturalmente encontradas nas plantas, de modo que os túbulos só se organizariam em ásteres quando a luz estivesse brilhando sobre eles. Dessa forma, os pesquisadores poderiam controlar quando e onde os ásteres se formariam, projetando diferentes padrões de luz, capacitando-os a desenvolver teorias sobre os mecanismos físicos subjacentes à formação do áster.
Controlar os ásteres não apenas permitiu o estudo de sua formação, mas também permitiu que a equipe construísse coisas fora das estruturas. Ross desenvolveu procedimentos simples de padrões de luz para posicionar, mover e mesclar ásteres de vários tamanhos. A técnica oferece uma maneira de manipular estruturas e estudar a dinâmica dos fluidos em uma escala minúscula: fluidos exibem comportamentos complexos em volumes tão pequenos.
“Geralmente, é muito difícil manipular fluidos e estruturas nessa escala. Mas essa é a escala que nos interessa mais para estudar células e química; toda a biologia molecular funciona nessa escala”, conclui Tyler Ross.
Acesse o resumo do artigo científico (em inglês).
Acesse diversos vídeos sobre o estudo na biblioteca do Caltech.
Acesse a notícia completa na página do Caltech (em inglês).
Fonte: Lori Dajose, Caltech. Imagem: Divulgação, Caltech.
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