Marcha voladora: que sucede con la proteína dentro de una célula viva

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Última modificación: 2023-12-16 16:02

Muchos ni siquiera sospechan cuán asombrosos están ocurriendo procesos dentro de nosotros. Te sugiero que mires más al mundo microscópico, que solo lograste ver con la llegada de los microscopios electrónicos de última generación.

En 2007, investigadores japoneses pudieron observar bajo un microscopio el trabajo de uno de los "motores moleculares" de una célula viva: la proteína miosina V que camina, que puede moverse activamente a lo largo de las fibras de actina y arrastrar los pesos adheridos a ella. Cada paso de la miosina V comienza con el hecho de que una de sus "patas" (espalda) está separada del filamento de actina. Luego, la segunda pata se dobla hacia adelante y la primera gira libremente sobre la "bisagra" que conecta las patas de la molécula, hasta que toca accidentalmente el filamento de actina. El resultado final del movimiento caótico de la primera pierna resulta estar estrictamente determinado debido a la posición fija de la segunda.

Averigüemos más sobre esto …

… kinesin camina así

Cualquier movimiento activo realizado por organismos vivos (desde el movimiento de los cromosomas durante la división celular hasta las contracciones musculares) se basa en el trabajo de "motores moleculares", complejos de proteínas, partes de los cuales pueden moverse entre sí. En los organismos superiores, los motores moleculares más importantes son las moléculas de miosina de varios tipos (I, II, III, etc., hasta XVII), que pueden moverse activamente a lo largo de las fibras de actina.

Muchos "motores moleculares", incluida la miosina V, utilizan el principio del movimiento de la marcha. Se mueven en pasos discretos de aproximadamente la misma longitud, y alternativamente una u otra de las dos "patas" de la molécula está al frente. Sin embargo, muchos detalles de este proceso siguen sin estar claros.

Investigadores del Departamento de Física de la Universidad de Waseda en Tokio han desarrollado una técnica que le permite observar el trabajo de la miosina V en tiempo real bajo un microscopio. Para hacer esto, construyeron una miosina V modificada, en la que los ejes de las piernas tienen la propiedad de "adherirse" firmemente a los microtúbulos de tubulina.

Al agregar fragmentos de microtúbulos a la solución de miosina V modificada, los científicos obtuvieron varios complejos en los que una parte de un microtúbulo se adhirió solo a una pierna de la miosina V, mientras que la otra permaneció libre. Estos complejos retuvieron la capacidad de "caminar" a lo largo de las fibras de actina y se pudieron observar sus movimientos, ya que los fragmentos de microtúbulos son mucho más grandes que la miosina misma y, además, se marcaron con marcadores fluorescentes. En este caso se utilizaron dos diseños experimentales: en un caso, se fijó una fibra de actina en el espacio y las observaciones se realizaron sobre el movimiento de un fragmento de microtúbulos, y en el segundo se fijó un microtúbulo y el movimiento de un Se observó un fragmento de fibra de actina.

Como resultado, la "marcha" de la miosina V se estudió con gran detalle (ver la primera figura). Cada paso comienza con la parte "trasera" de la miosina que se separa de la fibra de actina. Entonces esa pierna, que permanece unida a la fibra, se inclina bruscamente hacia adelante. Es en este momento cuando se consume energía (se produce la hidrólisis del ATP). Después de eso, la pata "libre" (verde en las figuras) comienza a colgar caóticamente de la bisagra. Esto no es más que un movimiento browniano. Al mismo tiempo, por cierto, los científicos pudieron demostrar por primera vez que la bisagra que conecta las patas de la miosina V no restringe sus movimientos en absoluto. Tarde o temprano, la pata verde toca el extremo del filamento de actina y se adhiere a él. El lugar donde se unirá a la cuerda (y por lo tanto la longitud de la zancada) está completamente determinado por la inclinación fija de la pierna azul.

En el experimento, la búsqueda del filamento de actina con la pierna libre de miosina V tomó varios segundos; en una célula viva, esto aparentemente ocurre más rápido, ya que la miosina camina sin pesos en sus piernas. Los pesos, por ejemplo, vesículas intracelulares rodeadas por membranas, no están adheridas a las piernas, sino a esa parte de la molécula, que se representa como una "cola" en la figura.