p Uma equipe de biofísicos da University of Massachusetts Amherst e Penn State College of Medicine se propôs a enfrentar a questão de longa data sobre a natureza da geração de força pela miosina, o motor molecular responsável pela contração muscular e muitos outros processos celulares. A questão-chave que eles abordaram - um dos tópicos mais controversos da área - foi:como a miosina converte a energia química, na forma de ATP, em trabalho mecânico? p A resposta revelou novos detalhes sobre como a miosina, o motor do músculo e proteínas motoras relacionadas, transduz energia.

p No fim, sua pesquisa sem precedentes, repetido meticulosamente com controles diferentes e verificado duas vezes, apoiou sua hipótese de que os eventos mecânicos de um motor molecular precedem - ao invés de seguir - os eventos bioquímicos, desafiando diretamente a visão de longa data de que os eventos bioquímicos bloqueiam o evento gerador de força. O trabalho, publicado no Journal of Biological Chemistry , foi selecionado como Escolha do Editor por "fornecer uma contribuição excepcional para o campo".

p Concluindo experimentos complementares para examinar a miosina no nível mais minucioso, os cientistas usaram uma combinação de tecnologias - captura de laser de molécula única em UMass Amherst e FRET (transferência de energia de ressonância de fluorescência) em Penn State e na Universidade de Minnesota. A equipe era liderada pelo biofísico muscular Edward "Ned" Debold, professor associado da Escola de Saúde Pública e Ciências da Saúde da UMass Amherst; o bioquímico Christopher Yengo, professor da Penn State College of Medicine; e o biofísico muscular David Thomas, professor da Faculdade de Ciências Biológicas da Universidade de Minnesota.

p "Esta foi a primeira vez que essas duas técnicas de ponta foram combinadas para estudar um motor molecular e responder a uma questão milenar, "Debold diz." Nós conhecemos há 50 anos o amplo escopo de como coisas como músculos e motores moleculares funcionam, mas não sabíamos os detalhes de como isso ocorre no nível mais minucioso, os movimentos em nanoescala. É como se estivéssemos olhando sob o capô de um carro e examinando como o motor funciona. Como ele pega o combustível e o converte em trabalho quando você pressiona o pedal do acelerador? "

p Usando seu ensaio de armadilha de laser de molécula única em seu laboratório, Debold e sua equipe, incluindo alunos de graduação Brent Scott e Chris Marang, foram capazes de observar diretamente o tamanho e a taxa dos movimentos mecânicos em nanoescala da miosina conforme ela interagia com um único filamento de actina, seu parceiro molecular na geração de força. Eles observaram que a etapa de geração de força, ou powertroke, aconteceu extremamente rápido, quase assim que se ligou ao filamento de actina.

p Em experimentos paralelos usando ensaios FRET, A equipe de Yengo confirmou essa taxa rápida de insolação e, com estudos adicionais, demonstrou que as principais etapas bioquímicas aconteceram posteriormente e muito mais lentamente. Uma análise posterior revelou pela primeira vez como esses eventos podem ser coordenados pelos movimentos intramoleculares nas profundezas da molécula de miosina.

p "Chris Yengo coletou seus dados separadamente dos meus e combinamos e integramos os resultados, "Debold diz." Eu podia ver coisas que ele não podia, e ele podia ver coisas que eu não podia, e, combinados, pudemos revelar novos insights sobre como um motor molecular transduz energia. Ficou claro que a mecânica aconteceu primeiro, seguida pelos eventos bioquímicos. "

p Destacar a importância de examinar a transdução de energia em nível de nanoescala tem implicações muito amplas, Debold explica. "Não se trata apenas de como o músculo funciona, ", diz ele." É também uma janela para quantas enzimas motoras dentro de nossas células transduzem energia, desde aqueles que impulsionam a contração muscular até aqueles que causam a divisão de uma célula. "

p O conhecimento detalhado sobre esse processo pode ajudar os cientistas um dia a desenvolver tratamentos para doenças como a insuficiência cardíaca, câncer e muito mais. "Se você entende como funciona o motor molecular, você pode usar essa informação para melhorar a função quando estiver comprometida, como no caso de insuficiência cardíaca, "Debold diz." Ou se você quisesse evitar que uma célula tumoral se dividisse, você pode usar essas informações para evitar a geração de força. Saber exatamente como ocorre a geração de força pode ser muito útil para alguém que está tentando desenvolver uma droga para inibir um motor molecular durante a divisão celular, e, finalmente, câncer. "