I ricercatori del Francis Crick Institute e del King's College di Londra hanno scoperto che il grado di morbidezza o rigidità delle proteine in determinate regioni può determinare la velocità con cui entrano nel nucleo.
Le proteine devono entrare e uscire dal nucleo, il centro di controllo della cellula, per svolgere diverse funzioni, come dire al nucleo di accendere o spegnere determinati geni. Queste proteine si incrociano utilizzando un canale sul bordo del nucleo chiamato "complesso dei pori nucleari".
Ricerche precedenti avevano dimostrato che le dimensioni e la composizione di queste proteine modificano la facilità con cui possono incrociarsi, ma ora questa ricerca, pubblicata su Nature Physics , ha dimostrato che le proprietà meccaniche possono anche influenzare l'ingresso delle proteine attraverso il poro. L'articolo è intitolato "L'anisotropia strutturale determina il trasporto meccano-direzionale delle proteine attraverso i pori nucleari."
Monitorando il movimento delle proteine nelle singole cellule, il team ha dimostrato che, in proteine della stessa dimensione e composizione di aminoacidi (i loro elementi costitutivi), la stabilità meccanica vicino alla "sequenza di localizzazione nucleare" della proteina (una sequenza speciale per consentire il proteina per entrare nel nucleo) ha influenzato la velocità o la lentezza con cui potevano attraversare.
Hanno identificato che le proteine con una regione morbida o flessibile accanto a questa sequenza erano in grado di attraversare il nucleo più rapidamente.
I ricercatori hanno poi progettato un tag morbido che potrebbe essere aggiunto vicino alla sequenza sulle proteine più rigide, per aiutarle a entrare più facilmente nel nucleo.
Questo è stato testato etichettando un fattore di trascrizione, una proteina che attiva determinati geni, chiamato MRTF, che aiuta le cellule a muoversi nel corpo. Quando un tag morbido veniva attaccato all'MRTF, era in grado di entrare nel nucleo molto più rapidamente, aumentando il movimento cellulare.
I ricercatori ritengono che questo potrebbe essere uno strumento potenzialmente utile per fornire farmaci al nucleo più rapidamente o per etichettare i fattori di trascrizione per aumentare l'attività di determinati geni.
Sergi Garcia-Manyes, capogruppo del Laboratorio di meccanobiologia a singola molecola presso il Francis Crick Institute e professore di biofisica al King's College di Londra, ha affermato:"Abbiamo fatto una scoperta fondamentale che i meccanismi di una proteina - quanto è morbida o rigida è nella regione che porta alla traslocazione – controlla il suo ingresso nel nucleo della cellula Anche se abbiamo considerato solo il poro nucleare, questo meccanismo potrebbe regolare l'ingresso in altre parti della cellula, come i mitocondri o i proteasomi possono entrare nel nucleo più rapidamente potrebbero aiutarci a progettare farmaci più mirati."
Rafael Tapia-Rojo, co-primo autore, ex postdoc al Crick e ora docente di fisica biologica al King's College di Londra, ha dichiarato:"I nostri risultati erano piuttosto inattesi ed è stato sorprendente vedere come le misurazioni a livello di singola molecola possano essere così direttamente collegato a ciò che accade a livello cellulare, utilizzando un approccio optomeccanico di nuova concezione."
I ricercatori stanno ora studiando come i fattori di trascrizione si sono evoluti per contenere regioni flessibili che consentono loro di entrare più facilmente nel nucleo.
Ulteriori informazioni: Panagaki, F. et al. L'anisotropia strutturale provoca il trasporto meccano-direzionale delle proteine attraverso i pori nucleari, Fisica naturale (2024). DOI:10.1038/s41567-024-02438-8.
Informazioni sul giornale: Fisica della Natura
Fornito dal Francis Crick Institute
