p As proteínas motoras geram as forças para processos mecânicos essenciais em nosso corpo. Em uma escala de nanômetros - um milionésimo de milímetro - proteínas motoras, por exemplo, alimentar nossos músculos ou transportar material dentro de nossas células. Tais movimentos, invisível a olho nu, pode ser tornado visível por Erik Schäffer:o professor de Nanociência Celular da Universidade de Tübingen desenvolve microscópios de força especial, as chamadas pinças ópticas, para medir como essas máquinas moleculares funcionam mecanicamente. Sua equipe no Center for Plant Molecular Biology agora melhorou a tecnologia. Sondas especiais, nanoesferas de germânio, permitem uma maior resolução de deslocamentos e forças que os motores geram. Os resultados foram publicados na revista Ciência . p Com um tamanho de apenas 60 nanômetros, as proteínas motoras estudadas são realmente minúsculas, mas essencial para processos celulares. Entre outras coisas, eles ajudam a separar mecanicamente os cromossomos durante a divisão celular, ou transportam pequenos "pacotes, "as chamadas vesículas, dentro das células. Motores disfuncionais, por exemplo, em células nervosas, pode levar a doenças neurológicas, como Alzheimer.

p Para desvendar como as proteínas motoras funcionam, o biofísico Erik Schäffer desenvolveu pinças ópticas ultraprecisas. Eles são baseados em princípios já descobertos pelo astrônomo Johannes Kepler em 1609. Para sua invenção, o físico Arthur Ashkin recebeu o Prêmio Nobel em 2018. As pinças ópticas exploram a pressão de radiação da luz do laser para manter partículas minúsculas no lugar sem contato. Usando esta ferramenta, Schäffer conseguiu demonstrar, há alguns anos, que a proteína cinesina motora gira durante a caminhada:com dois "pés, "são necessários passos largos de oito nanômetros, dando meia volta a cada vez - quase como se executasse uma valsa vienense.

p Ph.D. de Schäffer o estudante Swathi Sudhakar agora refinou ainda mais a tecnologia das pinças ópticas. Usando nanoesferas de germânio, sondas muito menores e de maior resolução, ainda se pode neutralizar o inimaginavelmente minúsculo, forças de cinco piconewton dos motores biológicos. Isso significa que os pesquisadores agora podem medir até mesmo os movimentos menores e mais rápidos que até agora estavam ocultos na tempestade do movimento térmico espasmódico inerente a pequenas partículas.

p Com a nova tecnologia, os pesquisadores puderam rastrear a cinesina em tempo real, e Sudhakar detectou outra etapa intermediária em sua locomoção, tornando a valsa quase perfeita. "Se esta etapa intermediária existe tem sido debatido entre os cientistas por 20 anos, "Schäffer diz." Pudemos medir isso diretamente pela primeira vez usando uma pinça óptica. "Além disso, as nanoesferas revelaram um mecanismo de deslizamento do motor até então desconhecido. "É uma espécie de trela de segurança que mantém o motor na pista se a carga estiver muito alta, "diz Schäffer. Este mecanismo explica a alta eficiência do transporte de vesículas nas células, ele adiciona. "Se soubermos como os motores kinesin funcionam em detalhes, também podemos entender melhor os processos vitais das células que os motores acionam, bem como disfunções que podem levar a doenças. "

p Schäffer compara a nova tecnologia com "dar uma boa olhada nos bastidores" das máquinas moleculares. Ele diz isso agora, os pesquisadores podem não apenas observar com precisão os movimentos individuais das máquinas moleculares; eles também podem entender melhor, por exemplo, como as proteínas se dobram em sua estrutura correta. "Como semicondutores, as nanoesferas têm propriedades óticas e elétricas excitantes adicionais. Portanto, eles podem ser úteis em outras áreas da nanociência e ciência dos materiais, por exemplo, para melhores baterias de íon-lítio, "Schäffer diz.