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    Comportamento cellulare, un tempo avvolta nel mistero, si rivela sotto una nuova luce

    Gavin King e un team di ricercatori dell'Università del Missouri sono un passo avanti verso la comprensione del comportamento cellulare con l'aiuto di un microscopio specializzato. Credito:Università del Missouri-Columbia

    Il comportamento di una cellula è misterioso quanto gli sbalzi d'umore di un adolescente. Però, I ricercatori dell'Università del Missouri sono un passo più vicini alla comprensione del comportamento cellulare, con l'aiuto di un microscopio specializzato.

    In precedenza, per studiare le membrane cellulari, i ricercatori dovrebbero spesso congelare i campioni. Le proteine ​​all'interno di questi campioni non si comporteranno come in un normale ambiente biologico. Ora, utilizzando un microscopio a forza atomica, i ricercatori possono osservare singole proteine ​​in un campione non congelato, agendo in un normale ambiente biologico. Questo nuovo strumento di osservazione potrebbe aiutare gli scienziati a prevedere meglio come si comporteranno le cellule quando verranno introdotti nuovi componenti.

    "Ciò che manca in questo momento nella biologia cellulare è la capacità di prevedere il comportamento cellulare, " disse Gavin King, professore associato di fisica e astronomia al MU College of Arts and Science, e professore associato di biochimica. "Non conosciamo ancora tutti i dettagli su una serie di processi biologici. Ad esempio, quando un farmaco viene introdotto in una cellula, deve passare attraverso la membrana, che può creare una reazione. Maggiore è la conoscenza che abbiamo su quella reazione, meglio saremo in grado di creare farmaci in grado di colpire un'area specifica e, possibilmente, comportare meno effetti collaterali."

    Il microscopio a forza atomica è in grado di tracciare la forma tridimensionale di una singola proteina in condizioni biologiche (in fluido a temperatura ambiente). È composto da un braccio robotico con un minuscolo ago attaccato a un'estremità. I ricercatori posizionano il braccio con precisione sul campione che desiderano analizzare. Quindi, picchiettando molto delicatamente l'ago più volte nel campione in vari punti, un tempo reale, si sviluppa un'immagine tridimensionale di una proteina.

    Per questo studio, i ricercatori si sono concentrati sull'imaging delle conseguenze di una reazione chimica che si verifica all'interno di una particolare proteina di E. coli responsabile del trasporto di altre proteine ​​attraverso la membrana cellulare. Hanno scelto E. coli per questo studio a causa della semplicità delle sue cellule. Sebbene i ricercatori non siano stati in grado di controllare il momento preciso in cui si è verificata la reazione, il movimento di tapping del microscopio a forza ha permesso ai ricercatori di osservare in tempo reale come quella proteina ha cambiato forma in risposta al rilascio di energia chimica. Questi cambiamenti conformazionali sono direttamente correlati alla funzione biologica della proteina.

    "Possiamo tenere gli occhi su una sola proteina, aggiungere vari componenti, e poi guarda cosa succede, " King ha detto. "È come fare un film di una singola molecola che fa il suo lavoro biologico. Siamo davvero agli inizi della comprensione dei dettagli meccanici di come funzionano le cellule, ma man mano che questi strumenti diventano sempre più precisi, potrebbero fornirci informazioni essenziali in futuro."

    Lo studio, "L'osservazione di una singola molecola dei cambiamenti conformazionali indotti dai nucleotidi nell'idrolisi basale di SecA-ATP, " è stato pubblicato in Progressi scientifici .


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