p Os processos celulares nas membranas costumam ser rápidos e de curta duração. As moléculas se montam brevemente, separar novamente, interagir com diferentes parceiros e mover-se ao longo ou através da membrana. Portanto, é importante não apenas estudar instantâneos estáticos desses processos, mas também para entender sua dinâmica. Mas como isso pode ser alcançado metodicamente? Petra Schwille, do Instituto Max Planck de Bioquímica, e Nikolas Hundt, da Universidade Ludwig Maximilians, juntamente com sua equipe, desenvolveram o método Mass-Sensitive Particle Tracking - MSPT, que permite analisar proteínas durante processos dinâmicos em membranas. p O ponto de partida para os biofísicos foram os avanços recentes na fotometria de massa, que já pode ser usado para determinar a massa molecular de moléculas não marcadas em solução. O que há de novo no MSPT é que a dinâmica das proteínas associadas à membrana agora pode ser rastreada em seu ambiente biologicamente plausível. Nesse processo, proteínas individuais são identificadas por sua massa molecular sem a necessidade de rotulagem. Frederik Steiert, um dos primeiros autores da publicação, diz:"Agora podemos rastrear diretamente nas membranas biológicas a massa das proteínas individuais, como eles se movem e como eles interagem. Isso nos permite estudar a dinâmica dos sistemas biológicos com mais detalhes. ”A análise de processos dinâmicos é particularmente importante em biologia, pois muitos processos na membrana são transitórios.

p Determinação de massa por espalhamento de luz

p Em que princípios se baseia o novo método? Quando a luz atinge uma partícula, a luz está espalhada. A intensidade da luz espalhada depende da massa da partícula. Vídeos nos quais proteínas individuais nas membranas são diretamente visíveis são gravados com um microscópio. Com a ajuda de um software de análise, essas proteínas podem ser rastreadas e seu sinal de espalhamento, e, portanto, sua massa, pode ser determinado. Isso é atualmente possível para proteínas com um peso molecular de pelo menos 50 kDa, isto é, para uma grande parte de todas as proteínas conhecidas. Outra vantagem do novo método MSPT é que as proteínas não precisam ser rotuladas. A rotulagem pode ser alcançada, por exemplo, anexando marcadores fluorescentes às moléculas. Contudo, a rotulagem apresenta o risco de que as proteínas possam ter sua função prejudicada ou que os rótulos fluorescentes possam branquear durante o experimento. Usando MSPT, em contraste, problemas metodológicos que podem surgir da rotulagem são evitados.

p Sistema de proteína MinDE

p Para demonstrar o potencial do método para questões biológicas, os biofísicos usaram um sistema estabelecido do laboratório de Schwille:o sistema de proteínas MinDE da bactéria Escherichia coli (E. coli). As proteínas MinD e MinE estão envolvidas na divisão celular de E. coli. Tamara Heermann, outro primeiro autor, diz:"O método nos permite caracterizar propriedades de sistemas dinâmicos que anteriormente não eram mensuráveis. Isso nos permitiu não apenas verificar descobertas estabelecidas sobre o sistema Min, mas também para obter novos insights. "Ao usar o MSPT, a equipe conseguiu mostrar que os complexos das proteínas MinD são maiores do que se pensava inicialmente. Além disso, os experimentos fornecem os primeiros insights de que o MinE pode atuar como uma peça de conexão para as proteínas MinD e que pode, assim, iniciar a liberação de complexos maiores pela membrana.

p Conforme relatado no novo artigo em Métodos da Natureza , MSPT fornece informações valiosas para elucidar processos dinâmicos em membranas biológicas. Contudo, os pesquisadores trabalham continuamente para melhorar ainda mais o método. No futuro, o método também deve ser aplicável para proteínas integrais de membrana e deve permitir a detecção de proteínas ainda menores.