Trilioni di cellule, tutte di forme e dimensioni diverse, formano la struttura del corpo umano. Intorno a ogni cellula c'è una membrana, agendo congiuntamente come hostess e sicurezza, accogliendo determinate informazioni nella cellula assicurandosi che i suoi componenti non si riversino nel vuoto del corpo. Si sa molto su come funzionano i singoli pezzi di una cellula, ma una comprensione significativa di come le proteine ​​interagiscono con la membrana cellulare è rimasta un mistero fino ad ora, a seguito di un recente studio presso l'Università del Missouri.

"Quando pensi ai componenti fondamentali dei sistemi viventi, le proteine ​​sono tra le più importanti, proprio lì con gli acidi nucleici, " disse Gavin King, professore associato di fisica presso il College of Arts and Science della MU, e professore associato di biochimica. "Le proteine ​​svolgono più attività nella cellula rispetto al DNA".

Le proteine ​​sono i cavalli di battaglia di una cellula. Circa il 30 percento delle proteine ​​in una determinata cellula interagisce frequentemente con le membrane o risiede all'interno delle membrane per facilitare e regolare il flusso di informazioni e materiali dentro e fuori le cellule. Utilizzando esperimenti di microscopia a forza atomica ad alta precisione, Il team di King ha misurato la forza necessaria alle proteine ​​per liberarsi dalla membrana.

"Immagina di andare a pescare, e la tua canna da pesca è un microscopio a forza, " disse King. "Alla fine della nostra canna da pesca abbiamo attaccato un'esca, o in questo caso una proteina davvero corta. In maniera molto attenta e controllata, abbassiamo la canna da pesca in prossimità di una membrana. In un modo che non possiamo controllare o osservare direttamente, l'esca è spesso morsa dal pesce, che in questo caso è la membrana. Quando il pesce abbocca, possiamo tirare indietro l'esca e possiamo chiedere quanta forza ci vuole per far uscire l'esca dalla bocca del pesce. Quello che ci ha sorpreso è che se fai lo stesso esperimento ripetutamente, ottieni risultati diversi. Stavamo lottando per trovare un modello che potesse adattarsi a questa complessità".

Per rispondere a questa domanda, Ioan Kosztin, un professore di fisica nel College of Arts and Science della MU, ha collaborato con King e ha sviluppato un modello teorico che mostra che esiste più di un modo in cui una proteina può liberarsi dalla membrana coinvolgendo diversi percorsi. Hanno scoperto che l'interazione proteina-membrana può mostrare un comportamento "catch-bond".

"Il comportamento del catch-bond è simile a una trappola per le dita cinese, dove controintuitivamente, più forte tira la trappola, più forte la trappola si tira indietro, " ha detto Kosztin. "Anche se un comportamento simile è stato precedentemente descritto a livello cellulare, per quello che ci risulta, questo è il primo rapporto per le interazioni proteina-membrana".

I ricercatori sperano che questa scoperta fornisca una base per studi futuri sulle vie di segnalazione nelle cellule e su come i farmaci variano le funzioni cellulari.

Lo studio, "Percorsi stocastici multipli nel distacco forzato della membrana peptide-lipidica" è stato pubblicato in Rapporti scientifici .