Ogni organismo vivente esprime sottili protuberanze cellulari note come ciglia. I flagellati hanno bisogno che si muovano, nematodi per trovare cibo, e sperma per spostarsi verso l'uovo. Le ciglia formano sottili peli protettivi nei polmoni e svolgono un ruolo cruciale nella differenziazione degli organi negli embrioni. Un gruppo di ricerca dell'Università tecnica di Monaco (TUM) ha ora ricostruito il complesso proteico responsabile del trasporto all'interno delle ciglia, che gioca un ruolo decisivo nel loro funzionamento.

Queste escrescenze di cellule eucariotiche assicurano persino che il cuore umano finisca nel posto giusto:le ciglia controllano lo sviluppo degli organi del feto in crescita. "Questa multifunzionalità è assolutamente affascinante, " dice il dottor Zeynep Ökten, biofisico presso il Dipartimento di Fisica dell'Università Tecnica di Monaco di Baviera.

Solo negli ultimi anni è stato riconosciuto il significato delle ciglia per la trasduzione del segnale. "Ad oggi, sappiamo molto poco di quali processi biochimici controllino le varie funzioni. Ciò rende ancora più importante la comprensione dei meccanismi di base, "dice lo scienziato.

Lo scienziato tiene una lastra di vetro con un sottile, capillari pieni di liquido fino alla luce. Non c'è molto da vedere, solo un liquido trasparente. Solo al microscopio a fluorescenza il movimento dei composti marcati con il colorante diventa visibile come punti verdi, tutti sforzandosi in una direzione. Come su un'autostrada, le proteine ​​di trasporto migrano lungo i sottili canali delle ciglia. Ma il modo in cui vengono avviati questi motori è rimasto un mistero fino ad ora. Ecco perché Zeynep Ökten e il suo team hanno deciso di ricostruire il complesso proteico.

Gli elementi costitutivi del complesso proteico derivano dall'organismo modello del nematode Caenorhabditis elegans. Usa le sue ciglia per trovare cibo e rilevare i pericoli. I biologi hanno già identificato decine di proteine ​​che influenzano la funzione delle ciglia dei nematodi.

"Qui, il classico approccio top-down raggiunge i suoi limiti perché sono coinvolti troppi elementi costitutivi, " spiega Ökten. "Per comprendere il trasporto intraflagellare, IFT in breve, abbiamo quindi adottato l'approccio opposto, studiando le singole proteine ​​e le loro interazioni dal basso verso l'alto".

L'ago in un pagliaio proteico

Il lavoro somigliava alla proverbiale ricerca dell'ago in un pagliaio. Una varietà di composti molecolari è stata messa in discussione. Dopo mesi di sperimentazione, i ricercatori si sono imbattuti in una combinazione minima di quattro proteine. Non appena queste proteine ​​si fondono in un complesso, iniziano a migrare attraverso i capillari del portacampioni.

"Quando abbiamo visto le immagini del microscopio a fluorescenza, lo abbiamo capito subito:ora abbiamo trovato le parti del puzzle che avviano il motore, " ricorda Ökten. "Se manca solo uno di questi componenti, a causa di un difetto genetico, Per esempio, il macchinario si guasterà, il che, per l'importanza delle ciglia, si riflette in una lunga lista di malattie gravi".