Os músculos estão conectados aos tendões para impulsionar os movimentos dos animais, como correr, nadando ou voando. As forças são produzidas por cadeias contráteis das proteínas actina e miosina, que puxam as conexões músculo-tendão chamadas anexos. Durante o desenvolvimento animal, essas ligações músculo-tendão devem ser estabelecidas de modo que resistam a altas forças mecânicas por toda a vida do animal. Uma equipe interdisciplinar de pesquisadores de Marselha (França), Munique e Münster (ambas na Alemanha) já foram capazes de quantificar as forças mecânicas transmitidas por uma proteína de ligação chave chamada Talin.

Os pesquisadores usaram os músculos de vôo da mosca da fruta Drosophila para essas medições de força molecular e descobriram que uma proporção surpreendentemente pequena de moléculas de Talin experimenta forças detectáveis ​​no desenvolvimento de ligações músculo-tendão. Eles também descobriram que os músculos lidam com as forças crescentes dos tecidos, recrutando um grande número de moléculas de Talin para os anexos. Por aqui, muitas moléculas de Talin podem compartilhar dinamicamente as forças de pico produzidas durante as contrações musculares, por exemplo, durante o vôo. "Este conceito de adaptação mecânica garante que as conexões músculo-tendão durem por toda a vida, "diz Sandra Lemke, um Ph.D. estudante de biologia no Instituto Max Planck de Bioquímica que realizou a maioria dos experimentos. O estudo foi conduzido pelo Dr. Frank Schnorrer do Instituto de Biologia do Desenvolvimento da Aix-Marseille University e pelo Prof. Dr. Carsten Grashoff da University of Münster. Esses novos resultados foram publicados na revista PLOS Biology .

As adesões baseadas em integrina são importantes estruturas de detecção de força das células animais para sentir e resistir às forças mecânicas. Os receptores de integrina são um componente importante de tais estruturas localizadas na superfície da célula, sondando o ambiente fora da célula e ligando-se a uma extremidade do Talin dentro da célula. A outra extremidade do Talin se liga ao citoesqueleto de actina-miosina contrátil, então Talin está no local perfeito para processar as forças moleculares. Os pesquisadores, portanto, inseriram um sensor de força fluorescente na proteína talin para investigar as forças moleculares usando métodos de microscopia.

Estudos anteriores do grupo de pesquisa liderado por Carsten Grashoff no Instituto de Biologia Celular Molecular da Universidade de Münster já haviam mostrado que 70 por cento de todas as moléculas de Talin estão expostas a altas forças nas chamadas adesões focais, quando as células são colocadas em plástico rígido ou substratos de vidro no laboratório. Portanto, os resultados deste novo estudo são muito surpreendentes:menos de 15 por cento das moléculas de Talin "sentiram" forças mensuráveis ​​no desenvolvimento de ligações musculares em um organismo intacto. É importante saber que um músculo conectado às células do tendão está em um ambiente muito mais macio do que as células em um prato de plástico rígido no laboratório. Ainda, os músculos em desenvolvimento devem antecipar altas forças geradas durante as contrações musculares no futuro na mosca adulta. Para se preparar para isso, os músculos recrutam muitas moléculas de Talin e integrina em suas adesões celulares.

Os cientistas reduziram o número de moléculas de talin presentes nos músculos de vôo das moscas de fruta usando métodos de genética molecular. As moscas ainda conseguiram sobreviver após a intervenção, mas suas conexões músculo-tendão se romperam durante as primeiras tentativas de vôo, então as moscas não eram mais capazes de voar. Esses resultados demonstram que as conexões entre as células devem se adaptar dinamicamente às necessidades de cada tecido para garantir uma função vitalícia. No futuro, será emocionante explorar como os sinais mecânicos conseguem o recrutamento do número correto de moléculas para o local apropriado nas células.