Marxa volant: què li passa a la proteïna dins d'una cèl·lula viva

2024 Autora: Seth Attwood | [email protected]. Última modificació: 2023-12-16 16:00

Molts ni tan sols sospiten com s'estan produint processos realment sorprenents dins nostre. Us suggereixo que mireu més al món microscòpic, que només heu aconseguit veure amb l'arribada dels microscopis electrònics d'última generació.

L'any 2007, els investigadors japonesos van poder observar sota un microscopi el treball d'un dels "motors moleculars" d'una cèl·lula viva: la proteïna que camina la miosina V, que pot moure's activament al llarg de les fibres d'actina i arrossegar els pesos que s'hi uneixen. Cada pas de la miosina V comença amb el fet que una de les seves "cames" (esquena) està separada del filament d'actina. A continuació, la segona cama es doblega cap endavant i la primera gira lliurement sobre la "frontissa" que connecta les potes de la molècula, fins que accidentalment toca el filament d'actina. El resultat final del moviment caòtic de la primera pota resulta estar estrictament determinat a causa de la posició fixa de la segona.

Descobrim més sobre això…

… kinesin camina així

Qualsevol moviment actiu realitzat pels organismes vius (des del moviment dels cromosomes durant la divisió cel·lular fins a les contraccions musculars) es basa en el treball dels "motors moleculars": complexos proteics, parts dels quals es poden moure entre si. En els organismes superiors, els motors moleculars més importants són les molècules de miosina de diversos tipus (I, II, III, etc., fins al XVII), que són capaços de moure's activament al llarg de les fibres d'actina.

Molts "motors moleculars", inclosa la miosina V, utilitzen el principi del moviment de caminar. Es mouen en passos discrets d'aproximadament la mateixa longitud, i alternativament una o altra de les dues "cames" de la molècula està al davant. No obstant això, molts detalls d'aquest procés encara no estan clars.

Investigadors del Departament de Física de la Universitat de Waseda de Tòquio han desenvolupat una tècnica que permet observar el treball de la miosina V en temps real sota un microscopi. Per fer-ho, van construir una miosina V modificada, en la qual els eixos de les cames tenen la propietat d'"enganxar-se" fermament als microtúbuls de tubulina.

Afegint fragments de microtúbuls a la solució de miosina V modificada, els científics van obtenir diversos complexos en els quals un tros de microtúbul només s'adheria a una cama de la miosina V, mentre que l'altra romania lliure. Aquests complexos van conservar la capacitat de "caminar" per les fibres d'actina, i es van poder observar els seus moviments, ja que els fragments de microtúbuls són molt més grans que la miosina mateixa i, a més, estaven marcats amb etiquetes fluorescents. En aquest cas, es van utilitzar dos dissenys experimentals: en un cas, es va fixar una fibra d'actina a l'espai, i les observacions es van realitzar sobre el moviment d'un fragment de microtúbul, i en el segon, es va fixar un microtúbul i el moviment d'un microtúbul. Es va observar fragment de fibra d'actina.

Com a resultat, la "marxa" de la miosina V es va estudiar amb gran detall (vegeu la primera figura). Cada pas comença amb la cama "darrera" de la miosina que es separa de la fibra d'actina. Aleshores, aquella cama, que roman unida a la fibra, s'inclina cap endavant bruscament. És en aquest moment quan es consumeix energia (es produeix la hidròlisi de l'ATP). Després d'això, la cama "lliure" (verda a les figures) comença a penjar caòticament a la frontissa. Això no és més que un moviment brownià. Al mateix temps, per cert, els científics van poder demostrar per primera vegada que la frontissa que connecta les potes de la miosina V no restringeix gens els seus moviments. Tard o d'hora, la cama verda toca l'extrem del filament d'actina i s'hi uneix. El lloc on s'enganxarà a la corda (i, per tant, la longitud del pas) està totalment determinat per la inclinació fixa de la cama blava.

A l'experiment, la recerca del filament d'actina amb la cama lliure de miosina V va trigar uns segons; en una cèl·lula viva, sembla que això passa més ràpid, ja que allà la miosina camina sense pes a les cames. Els pesos -per exemple, les vesícules intracel·lulars envoltades de membranes- no estan units a les potes, sinó a aquella part de la molècula, que es representa com una "cua" a la figura.