p (PhysOrg.com) - Fios de polímero abrem caminho através de poros do tamanho de nanômetros em uma membrana para ir daqui para lá e fazer seu trabalho. Uma nova pesquisa teórica feita por cientistas da Rice University quantifica precisamente quanto tempo a viagem leva. p É uma boa coisa saber para os cientistas que estudam o transporte de RNA, DNA e proteínas - todos contam como polímeros - ou aqueles que estão desenvolvendo membranas para uso em biossensores ou como dispositivos de entrega de drogas.

p Pesquisadores liderados por Anatoly Kolomeisky, um professor associado de química e de engenharia química e biomolecular, criaram um método teórico para calcular o tempo que leva para os polímeros de cadeia longa se translocarem através de canais nanométricos em membranas, como aquele que separa o núcleo de uma célula do citoplasma circundante. As moléculas de RNA têm que fazer essa viagem intracelular, assim como as proteínas que passam pela membrana externa da célula para realizar tarefas no corpo.

p O autor principal Kolomeisky relatou as descobertas este mês no Journal of Chemical Physics . Os co-autores do estudo incluem Aruna Mohan, um ex-associado de pesquisa de pós-doutorado na Rice e agora um pesquisador da Exxon-Mobil, e Matteo Pasquali, professor de engenharia química e biomolecular e química.

p A equipe estudou a translocação de uma longa molécula de polímero, que mais ou menos se assemelha a contas em um cordão, através de dois tipos de geometrias nanopore:um cilindro e um composto de dois cilindros que se assemelhava a um grande tubo conectado a um pequeno tubo. Não surpreendentemente, eles descobriram que um polímero passou mais rapidamente ao entrar no composto pela extremidade larga.

p "Assumimos que o polímero é relativamente grande em comparação com o tamanho do poro, o que é realista, "Kolomeisky disse sobre o processo, o que é semelhante a enfiar uma corda por um olho mágico. "Uma fita típica de DNA pode ter mil nanômetros de comprimento, e o poro pode ter um comprimento de alguns nanômetros. "

p Já se sabe há algum tempo que os polímeros não voam apenas por um poro, mesmo quando encontram a abertura. Eles começaram. Eles param. Eles começam de novo. E uma vez que a extremidade principal entra em um poro, ele pode recuar. Os polímeros muitas vezes oscilam para frente e para trás à medida que avançam através de um poro, constantemente se reconfigurando.

p "Teóricos anteriores pensavam que, assim que a extremidade dianteira alcançava o canal, todo o polímero passaria, "disse ele." Estamos dizendo que vai e volta muitas vezes antes de finalmente passar. "

p A chave para uma descrição precisa da translocação do polímero com a precisão de uma única molécula é medir as correntes elétricas que passam pelo poro. "Quando a corrente é alta, não há polímero no canal. Quando a corrente está baixa, está no poro e bloqueando o fluxo, " ele disse.

p Experimentos indicam que moléculas típicas de DNA e RNA podem passar através de uma membrana em alguns milissegundos, dependendo da intensidade do campo elétrico que os conduz. Mas mesmo isso, ele disse, é muito mais longo do que os pesquisadores pensavam anteriormente.

p Kolomeisky disse que o novo método funciona para poros de qualquer geometria, sejam eles héteros, cônico ou feito de cilindros unidos de diferentes tamanhos, como o canal biológico de hemolisina que simularam em suas pesquisas.

p Os cálculos se aplicam igualmente a poros naturais ou artificiais, que ele disse ser importante para os cientistas que fabricam membranas para entrega de drogas, biossensores ou processos de purificação de água, ou pesquisando novos métodos de sequenciamento de DNA.