p Biofísicos da Ludwig-Maximilians-Universitaet (LMU) em Munique mostraram que um fenômeno conhecido como difusioforese, que pode levar a um transporte de partículas direcionado, pode ocorrer em sistemas biológicos. p A fim de desempenhar suas funções biológicas, as células devem garantir que seus cronogramas logísticos sejam implementados sem problemas, de modo que as cargas moleculares necessárias sejam entregues aos destinos pretendidos a tempo. A maioria dos mecanismos de transporte conhecidos nas células se baseia em interações específicas entre a carga a ser transportada e as proteínas motoras, consumidoras de energia, que conduzem a carga ao seu destino. Um grupo de pesquisadores liderado pelo físico LMU Erwin Frey (Presidente de Física Estatística e Biológica) e Petra Schwille do Instituto Max Planck de Bioquímica mostrou agora pela primeira vez que uma forma de transporte direcionado de partículas pode ocorrer nas células, mesmo na ausência de motores moleculares. Além disso, este mecanismo pode classificar as partículas transportadas de acordo com seu tamanho, como a equipe relata na última edição da Nature Physics.

p O estudo se concentra no sistema MinDE da bactéria E. coli, que é um modelo estabelecido e importante para a formação de padrões biológicos. As duas proteínas MinD e MinE oscilam entre os pólos da célula em forma de bastonete e sua interação mútua na membrana celular acaba restringindo o plano de divisão celular ao centro da célula. Nesse caso, os pesquisadores reconstruíram o padrão formador do sistema MinDE no tubo de ensaio, usando as proteínas Min purificadas e membranas artificiais. Como esperado de experimentos anteriores, quando a molécula rica em energia ATP foi adicionada a este sistema, as proteínas Min recapitulavam o comportamento oscilatório visto nas células bacterianas. Mais importante, os experimentadores continuaram demonstrando que muitos tipos diferentes de moléculas podem ser apanhados nas ondas oscilatórias à medida que atravessam as membranas - mesmo moléculas que não têm nada a ver com a formação de padrões e não são encontradas nas células.

p Uma máquina de classificação para origami de DNA

p A fim de analisar o mecanismo de transporte em maiores detalhes, a equipe se voltou para cargas que consistiam em origami de DNA, e pode ser ancorado à membrana. Esta estratégia permite criar estruturas moleculares de tamanhos e formas variadas, com base em interações de emparelhamento de bases programáveis ​​entre fitas de DNA. “Esses experimentos mostraram que esse meio de transporte depende do tamanho da carga, e que o MinD pode até classificar estruturas com base em seu tamanho, "diz Beatrice Ramm, um pós-doutorado no departamento de Petra Schwille e co-primeiro autor do novo estudo.

p Com o auxílio de análises teóricas, O grupo de Frey passou a identificar o mecanismo de transporte subjacente como difusioforese - o movimento direcionado das partículas ao longo de um gradiente de concentração. No sistema Min, o atrito entre a carga e as proteínas Min difusoras é responsável pelo transporte da carga. Assim, o fator crucial neste contexto não é um conjunto específico de interações bioquímicas - como no caso do transporte por meio de proteínas motoras em células biológicas - mas os tamanhos efetivos das partículas envolvidas. "Partículas que são mais fortemente afetadas pelo atrito, devido ao seu grande tamanho, também são transportados para mais longe - isso é o que explica a classificação com base no tamanho, "diz Andriy Goychuk, também co-primeiro autor do artigo.

p Com esses resultados, a equipe demonstrou o envolvimento de uma forma de transporte puramente física (em oposição a biológica) baseada na difusioforese em um sistema formador de padrões biológicos. "Este processo é tão simples e fundamental que parece provável que também desempenhe um papel em outros processos celulares, e pode até ter sido empregado nas primeiras células da origem da vida, "diz Frey." E no futuro, também pode ser possível usá-lo para posicionar moléculas em locais específicos dentro de células artificiais mínimas, " ele adiciona.