p Enquanto trabalhava para melhorar uma ferramenta que mede os impulsos e puxões sentidos por proteínas em células vivas, biofísicos da Johns Hopkins dizem que descobriram uma razão pela qual a seda das aranhas é tão elástica:pedaços dos fios de proteína da seda agem como superspringas, estendendo-se até cinco vezes seu comprimento inicial. Os pesquisadores dizem que a ferramenta vai lançar luz sobre muitos eventos biológicos, incluindo a mudança de forças entre as células durante a metástase do câncer. p "Todas as outras nascentes conhecidas, biológico e não biológico, alongar de uma forma que é diretamente proporcional à força aplicada a eles apenas até que tenham sido esticados em cerca de 20 por cento de seu comprimento original, "observa Taekjip Ha, Ph.D., o pesquisador principal do estudo. "Nesse ponto, você tem que aplicar mais e mais força para esticá-los na mesma distância de antes. Mas o pedaço da proteína da seda da aranha em que nos concentramos continua a se esticar em proporção direta à força aplicada até atingir seu alongamento máximo de 500 por cento. "

p Os detalhes da pesquisa foram publicados online no jornal Nano Letras em 5 de fevereiro.

p Ha, um distinto professor de biofísica e química biofísica da Bloomberg na Escola de Medicina da Universidade Johns Hopkins, diz que a nova descoberta veio durante o acompanhamento da pesquisa que ele e sua equipe, em seguida, na Universidade de Illinois em Urbana-Champaign, descrito no jornal Natureza em 2010, trabalho realizado em colaboração com biólogos celulares liderados por Martin Schwartz, em seguida, na Universidade da Virgínia.

p A equipe da Virgínia configurou esses experimentos inserindo uma sequência repetitiva de aminoácidos - retirada da proteína da seda da aranha conhecida como flageliforme - em uma proteína humana chamada vinculina. A vinculina é responsável por internalizar as forças fora de uma célula, criando uma ponte entre a membrana celular e a rede de actina dentro da célula, tornando-se um importante comunicador mecânico dentro da célula.

p Os cientistas também flanquearam a inserção flageliforme em vinculina com duas proteínas fluorescentes para acender e "relatar" o que estava acontecendo por meio da transferência de energia de ressonância de fluorescência. ou FRET. FRET ocorre quando uma molécula fluorescente está perto o suficiente de outra para ativar a segunda. Então, quando a vinculina estava relaxada dentro de uma célula, "brilhava" amarelo, a cor da segunda proteína fluorescente sendo ativada pela primeira. À medida que a vinculina se estendia, começou a brilhar em azul - a cor da primeira proteína fluorescente - porque a distância crescente entre as duas tornava a ativação FRET da proteína amarela impossível.

p Usando microscopia de fluorescência normal, os cientistas puderam observar as forças que agem sobre a vinculina em células vivas em tempo real. Mas uma questão permanecia:como traduzir as cores mutáveis ​​em medidas de força "sentidas" pela vinculina.

p É aí que sua equipe entrou, diz Ha. Os pesquisadores anexaram uma extremidade da vinculina modificada a uma placa de vidro e a outra a uma corrente feita de DNA com uma pequena esfera de plástico na extremidade. Eles então puxaram a conta com o que Ha descreve como "pauzinhos feitos de luz, "focalizando um feixe de luz em um ponto minúsculo próximo e gerando uma força atrativa que puxou o cordão em direção à fonte de luz. Dessa forma, Ha diz, seus investigadores puderam relacionar a quantidade de FRET com a quantidade de força sobre a vinculina, permitindo-lhes medir as forças dinâmicas que atuam sobre as proteínas em células vivas apenas por imagens delas.

p Nesse estudo anterior, a equipe inseriu 40 aminoácidos flageliformes na vinculina, composto por oito repetições da sequência de aminoácidos GPGGA. Neste novo estudo, os cientistas queriam aprender mais sobre a ferramenta flageliforme variando seu comprimento, então eles criaram inserções de cinco e 10 repetições para testar junto com a inserção original de oito. O que eles descobriram é que a inserção mais curta foi a mais responsiva à mais ampla gama de forças, respondendo com aumentos lineares de comprimento a forças de 1 a 10 piconewtons. (Ha diz que 1 piconewton é aproximadamente o peso de uma bactéria.)

p A equipe não esperava que as inserções de seda de aranha mostrassem um comportamento linear porque, de acordo com Ha, eles não se formam bem definidos, estruturas tridimensionais. "Usualmente, proteínas não estruturadas mostram desordem, comportamento não linear quando os puxamos, "diz Ha." O fato de não agirem dessa forma significa que serão ferramentas realmente úteis para estudar a mecânica das proteínas, porque seu comportamento é fácil de entender e prever. "

p Já, Ha diz, a inserção flageliforme de oito repetições da pesquisa anterior foi usada para estudar muitos fenômenos biológicos, incluindo a mudança de forças entre as células durante a metástase do câncer e o empurrão e puxão das células durante o desenvolvimento de simples, organismos multicelulares, como vermes.

p "A tensão é importante para muitas atividades dentro das células, "diz Ha." As células sentem as forças mecânicas em seus ambientes e mudam seus comportamentos e funções em resposta. Agora temos uma maneira de observar e compreender essas forças e como são transmitidas a nível molecular nas células vivas. "