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O funcionamento dos “motores” das células

Nova técnica de ‘nano-padronização molecular’ revela que alguns motores moleculares se coordenam de maneira diferente

Divulgação

Fonte

Universidade de Quioto

Data

sexta-feira, 24 janeiro 2020 10:55

Áreas

Biologia Celular e Molecular. Nanotecnologia.

Qualquer tipo de movimento do corpo, dos músculos dos braços aos neurônios que transportam esses sinais para o cérebro, depende de um grande conjunto de proteínas que são chamadas de “motores moleculares”.

Fundamentalmente, motores moleculares são proteínas que convertem energia química em movimento mecânico e têm funções diferentes, dependendo de sua tarefa. No entanto, por serem muito pequenas, os mecanismos exatos de como essas moléculas se coordenam são pouco conhecidos.

Em um estudo publicado na revista científica Science Advances, pesquisadores da Escola de Engenharia da Universidade de Quioto, no Japão, descobriram que dois tipos de ‘cinesina’ – um tipo de motor molecular – possuem propriedades diferentes de coordenação. Colaborando com o Instituto Nacional de Tecnologia da Informação e Comunicação (NTIC) do Japão, as descobertas foram possíveis graças a uma nova ferramenta desenvolvida pela equipe que analisa motores individuais em plataformas, milhares de vezes menores que uma única célula.

“A cinesina é uma proteína motora envolvida em ações como divisão celular, contrações musculares e movimento de flagelos. Elas se movem ao longo desses longos filamentos de proteínas chamados microtúbulos”, explica o Dr. Taikopaul Kaneko, um dos autores do estudo. “No corpo, a cinesina trabalha em equipe para transportar grandes moléculas dentro de uma célula ou permitir que a própria célula se mova”, explica o especialista.

Para observar de perto a coordenação, a equipe construiu um dispositivo que consiste em uma série de nanopilares de ouro com 50 nanômetros de diâmetro e espaçados de 200 a 1000 nanômetros. Para referência, uma célula da pele tem cerca de 30 micrômetros, ou 30.000 nanômetros, de diâmetro.

“Combinamos esse conjunto com as monocamadas auto-montadas, que imobilizaram uma única molécula de cinesina em cada nano pilar. Esse método de ‘nano-padronização’ de proteínas motoras nos dá controle sobre a quantidade e o espaçamento da cinesina, permitindo calcular com precisão como elas transportam microtúbulos”.

A equipe avaliou duas cinesinas: cinesina-1 e cinesina-14 envolvidas no transporte intercelular e na divisão celular, respectivamente. Seus resultados mostraram que, no caso da cinesina-1, nem o número nem o espaçamento das moléculas alteram a velocidade de transporte dos microtúbulos.

Por outro lado, a cinesina-14 diminuiu a velocidade de transporte à medida que o número de motores em um filamento aumentou, mas aumentou a velocidade de transporte à medida que o espaçamento dos motores aumentou. Os resultados indicam que, embora as moléculas de cinesina-1 trabalhem independentemente, as moléculas de cinesina-14 interagem umas com as outras para ajustar a velocidade do transporte.

O Dr. Ryuji Yokokawa, que liderou a equipe, ficou surpreso com os resultados: “Antes de iniciarmos este estudo, pensávamos que mais motores levavam a um transporte mais rápido e mais força. Mas, como a maioria das coisas em Biologia, raramente é tão simples”.

A equipe utilizará seu novo método de nano-padronização para estudar a mecânica de outras cinesinas e diferentes motores moleculares.

“Os seres humanos têm mais de 40 cinesinas junto com outros dois tipos de motores moleculares chamados miosina e dineína. Podemos até modificar nossa matriz para estudar como esses motores agem em um gradiente de densidade. Nossos resultados e essa nova ferramenta certamente expandirão nossa compreensão sobre os vários processos celulares básicos, fundamentais para toda a vida “, concluiu o Dr. Yokokawa.

Acesse o artigo científico completo (em inglês).

Acesse a notícia completa na página da Universidade de Quioto (em inglês).

Fonte: Universidade de Quioto. Imagem: Divulgação.

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