As proteínas nas membranas lipídicas são um dos blocos de construção fundamentais da funcionalidade biológica. Os pesquisadores de Lawrence Livermore descobriram como imitar seu papel usando porinas de nanotubos de carbono.

Usando alta velocidade, microscopia de força atômica (HS-AFM), a equipe mostrou que um novo tipo de canal biomimético - porinas de nanotubos de carbono (CNTPs) - também é lateralmente móvel em membranas lipídicas suportadas, espelhar o comportamento biológico da proteína.

A pesquisa abre a porta para o uso de CNTPs como modelos para estudar a física das proteínas da membrana, bem como componentes versáteis e móveis para células artificiais e sistemas híbridos que combinam células biológicas e componentes feitos pelo homem.

As membranas lipídicas representam um dos componentes fundamentais da arquitetura da vida porque fornecem uma matriz versátil para uma variedade de proteínas de membrana que podem realizar uma variedade de tarefas, incluindo reconhecimento molecular e transdução de sinal, transporte de metabólitos e remodelação da membrana.

A natureza fluida 2-D da membrana lipídica não só permite que ela se adapte a uma variedade de formas, mas também permite que as proteínas da membrana se difundam dentro deste plano 2-D, permitindo muitos processos biológicos importantes.

"Para entender a física fundamental do movimento das proteínas na membrana lipídica, precisávamos de uma abordagem que combinasse modelos de proteína de membrana simples e robustos com abordagens de imagem e rastreamento que podem seguir o movimento da membrana em escalas de tempo e comprimento relevantes, "disse Yuliang Zhang, um pesquisador de pós-doutorado LLNL e autor principal de um artigo na revista, Transações filosóficas da Royal Society B .

A equipe criou equivalentes de poros de membrana artificiais simples e versáteis - CNTPs - feitos de segmentos curtos de nanotubos de carbono de parede única que podem se autoinserir na membrana lipídica e formar um poro transmembrana. Esses objetos muito simples mostram uma riqueza de comportamentos semelhantes aos poros das proteínas da membrana:eles podem transportar água, íons e prótons através da membrana.

"Descobrimos que o CNTPS foi capaz de reproduzir outra propriedade chave das proteínas da membrana - sua capacidade de se difundir na membrana lipídica, "disse Alex Noy, Cientista do LLNL e investigador principal do projeto CNTP. "A imagem AFM de alta velocidade pode capturar a dinâmica em tempo real do movimento do CNTP na membrana de bi-camada de lipídio suportada."

Zhang disse que o estudo demonstra que as semelhanças entre os CNTPs e os poros da membrana biológica incluem não apenas propriedades de transporte semelhantes, mas também a capacidade de se mover lateralmente na membrana.

Outros pesquisadores do LLNL incluem Ramya Tunuguntla e Pyung-On Choi. A pesquisa aparece na edição de 20 de junho da Transações filosóficas da Royal Society B .