p (Phys.org) - Engenheiros químicos da Rice University e biofísicos da Georg-August Universität Göttingen na Alemanha e da VU University Amsterdam na Holanda rastrearam com sucesso moléculas únicas dentro de células vivas com nanotubos de carbono. p Por meio deste novo método, os pesquisadores descobriram que as células agitam seus interiores usando as mesmas proteínas motoras que atuam na contração muscular.

p O estudo, que lança uma nova luz sobre os mecanismos de transporte biológico nas células, aparece esta semana em Ciência .

p A equipe anexou nanotubos de carbono para transportar moléculas conhecidas como motores de cinesina para visualizá-los e rastreá-los enquanto se moviam pelo citoplasma de células vivas.

p "Estou surpreso com a versatilidade dos nanotubos de carbono, "disse o co-autor Matteo Pasquali, um professor de arroz de engenharia química e biomolecular e de química. "Nós os usamos para uma ampla gama de aplicações, desde a engenharia de fibras condutivas até a geração de imagens em células. "

p Nanotubos de carbono são cilindros ocos de carbono puro com paredes de um átomo de espessura. Eles apresentam fluorescência natural com comprimentos de onda do infravermelho próximo quando expostos à luz visível, uma propriedade descoberta em Rice pelo professor Rick Smalley há uma década e depois aproveitada pelo professor Bruce Weisman para criar imagens de nanotubos de carbono. Quando ligado a uma molécula, os nanotubos de carona servem como minúsculos faróis que podem ser rastreados com precisão por longos períodos de tempo para investigar pequenas, movimentos aleatórios dentro das células.

p "Qualquer sonda que possa alcançar o comprimento e a largura da célula, áspero, favela isso, luta contra terríveis probabilidades, vencer e ainda saber onde está sua proteína, é claramente uma sonda a ser considerada, "disse o autor principal Nikta Fakhri, parafraseando "O Guia do Mochileiro das Galáxias". Fakhri, que obteve seu doutorado em Rice no laboratório de Pasquali em 2011, atualmente é bolsista do programa Human Frontier Science em Göttingen.

p "Na verdade, a estabilidade excepcional dessas sondas tornou possível observar movimentos intracelulares de tempos tão curtos como milissegundos até horas, " ela disse.

p Para transporte de longa distância, como ao longo dos longos axônios das células nervosas, as células geralmente empregam proteínas motoras ligadas a vesículas lipídicas, os "contêineres de carga" da célula. Este processo envolve uma logística considerável:a carga precisa ser embalada, anexado aos motores e enviado na direção certa.

p "Esta pesquisa ajudou a descobrir outro, mecanismo muito mais simples para transporte dentro do interior da célula, "disse o investigador principal Christoph Schmidt, professor de física em Göttingen. "As células agitam-se vigorosamente, da mesma forma que um químico acelera uma reação agitando um tubo de ensaio. Isso os ajudará a mover objetos no ambiente celular altamente lotado. "

p Os pesquisadores mostraram que o mesmo tipo de proteína motora usada para a contração muscular é responsável pela agitação. Eles chegaram a essa conclusão após expor as células a drogas que suprimiam essas proteínas motoras específicas. Os testes mostraram que a agitação também foi suprimida.

p O citoesqueleto mecânico das células consiste em redes de filamentos de proteínas, como actina. Dentro da célula, a proteína motora miosina forma feixes que contraem ativamente a rede de actina por curtos períodos. Os pesquisadores descobriram que a compressão aleatória da rede elástica de actina por muitos feixes de miosina resultou na agitação interna global da célula. Tanto a actina quanto a miosina desempenham um papel semelhante na contração muscular.

p As medições altamente precisas das flutuações internas nas células foram explicadas em um modelo teórico desenvolvido pelo co-autor da VU, Fred MacKintosh, que usou as propriedades elásticas do citoesqueleto e as características de geração de força dos motores.

p "A nova descoberta não só promove a nossa compreensão da dinâmica celular, mas também aponta para possibilidades interessantes na concepção de materiais técnicos "ativos", "disse Fakhri, que em breve entrará para o corpo docente do Massachusetts Institute of Technology como professor assistente de física. "Imagine um dispositivo biomédico microscópico que mistura pequenas amostras de sangue com reagentes para detectar doenças ou filtros inteligentes que separam materiais moles de rígidos."