p Usando um microscópio de força atômica de varredura ultrarrápida, uma equipe de pesquisadores da Universidade de Basel filmou pela primeira vez complexos de poros nucleares "vivos" em funcionamento. Poros nucleares são máquinas moleculares que controlam o tráfego que entra ou sai do núcleo da célula. Em seu artigo publicado em Nature Nanotechnology , os pesquisadores explicam como a passagem de moléculas indesejadas é evitada por "tentáculos" moleculares que se movem rapidamente dentro do poro. p O microscópio de força atômica (AFM) não é um microscópio para se olhar. Como um cego usa os dedos, ele "sente" uma superfície com uma ponta extremamente fina para resolver minúsculas estruturas celulares de apenas milionésimos de um milímetro de tamanho, como os poros do envelope nuclear. Contudo, esse processo normalmente é lento e pode levar até um minuto para capturar uma imagem. Em comparação, AFMs modernos de alta velocidade são capazes de gravar filmes de moléculas em ação, capturando várias centenas de imagens por minuto.

p Usando AFM de alta velocidade, Roderick Lim, Argovia Professor da Biozentrum e do Instituto Suíço de Nanociência da Universidade de Basel, não apenas visualizou diretamente a barreira seletiva do poro nuclear, mas também seu comportamento dinâmico para resolver um antigo mistério de como moléculas indesejadas são impedidas de entrar no núcleo.

p Complexos de poros nucleares regulam o transporte de moléculas

p A estrutura geral dos poros nucleares é geralmente conhecida. Estes não são buracos simples, mas são centros de transporte massivos que se incorporam aos milhares na membrana nuclear. Eles têm uma estrutura em forma de donut que consiste em cerca de trinta proteínas diferentes, chamadas de nucleoporinas, e um canal de transporte central. Dentro do poro, várias proteínas desordenadas (FG Nups) formam uma barreira de seletividade ou filtro. Embora pequenas moléculas possam facilmente ultrapassar essa barreira, moléculas grandes, como proteínas, são impedidas de entrar no poro nuclear. Uma exceção a isso são as proteínas necessárias no núcleo da célula, por exemplo, para a reparação ou replicação de material genético. Sua translocação do citoplasma para o núcleo é auxiliada por receptores de transporte que reconhecem uma "etiqueta de endereço" específica transportada por essas proteínas.

p AFM de alta velocidade revela processos dinâmicos

p "Com o AFM de alta velocidade, pudemos, pela primeira vez, perscrutar dentro de complexos de poros nucleares nativos, apenas quarenta nanômetros de tamanho ", disse Lim. "Este método é uma verdadeira virada de jogo. Pudemos ver os FG Nups individuais e filmá-los em ação. Isso não era possível até agora!"

p Adicionalmente, Yusuke Sakiyama, o aluno de doutorado que realizou os experimentos, teve que crescer nanofibras de carbono super afiadas em cada sonda de alta velocidade para chegar dentro do NPC. Em seguida, isso gera uma sequência de vídeo a partir de várias imagens que permitem ao pesquisador observar a dinâmica "realista" dos processos biológicos em nível nanométrico.

p Uma barreira de "tentáculos" moleculares ondulantes

p Devido à alta resolução espacial e temporal, os cientistas conseguiram mostrar que os filamentos FG Nup são altamente flexíveis. "Eles não são cerdas duras, muito pelo contrário. Como os tentáculos mais finos, o FG Nups flutua rapidamente, alongar e retrair, e às vezes até se misturam brevemente dentro do poro ", disse Lim. A velocidade de seu movimento determina quais moléculas podem passar pelo poro. "Partículas grandes se movem muito mais lentamente do que os Nups FG e, portanto, são impedidas de entrar no NPC por colisões repetidas", explica Lim. "Pequenas moléculas, Contudo, passam por difusão rápida e têm alta probabilidade de passar pela barreira FG Nup. "

p Ao compreender como os NPCs funcionam como centros de transporte nas células vivas, Lim, que é membro da NCCR Molecular Systems Engineering, está investigando como filtros seletivos inspirados em NPC podem regular o tráfego molecular em sistemas não biológicos.