I ricercatori della TU Delft e dell'istituto NWO AMOLF hanno scoperto come determinati legami molecolari rendono le cellule viventi flessibili, per muoversi, e forti, per resistere alle forze. Paradossalmente, si scopre che questi legami di cattura sensibili alla forza sono deboli e inattivi per la maggior parte del tempo, ma viaggiano in luoghi specifici dove e quando le cellule vengono danneggiate. Questa scoperta è stata pubblicata su Nature Materials .

Le proteine ​​del legame di cattura molecolare possono essere trovate in molti tessuti diversi, sia all'interno che tra le cellule. Questi legami si rompono regolarmente, come la maggior parte dei legami biologici, ma hanno una proprietà peculiare:se tiri forte un legame di cattura, in realtà inizia a legarsi più stretto. I ricercatori hanno scoperto che questa capacità rafforza il materiale in punti specifici in cui il legame subisce stress. La scoperta è una svolta, 20 anni dopo il primo ritrovamento di tali legami. Inoltre, questa è la prima volta che i ricercatori hanno assistito a legami di cattura che lavorano insieme all'interno di materiali biologici.

Flessibili e resistenti

L'ex ricercatore AMOLF Yuval Mulla spiega che "di solito definiamo quanto è forte qualcosa in due modi:un materiale può deformarsi bene, allungarsi molto senza rompersi, come la gomma, oppure il materiale può sopportare molta forza, ad esempio un mattone; sebbene sia forte, può allungarsi solo un po' prima di rompersi. Studiando la natura dei legami di cattura, abbiamo scoperto che questi legami molecolari erano in grado di fare entrambe le cose:essere flessibili e forti, anche se i loro legami molecolari sono deboli. E poi abbiamo pensato:potrebbe interferire legami spiegare perché le cellule viventi combinano l'elasticità della gomma con la forza di un mattone?"

Per testare queste idee, i ricercatori hanno misurato le proprietà meccaniche delle reti citoscheletriche che hanno ricostituito in laboratorio, collaborando con il gruppo di biofisica per tirare i singoli legami. Hanno scoperto che molti dei legami stanno semplicemente fluttuando, legandosi brevemente solo per lasciar andare di nuovo. Tuttavia, quando i ricercatori hanno deformato le reti, hanno scoperto che molti legami viaggiano verso siti particolarmente danneggiati per legarsi. Mulla dice che "perché i catch bond si accumulano nei punti deboli quando e dove sono necessari per rendere la rete molto forte".

Relazione con le malattie

Lo studio includeva una versione mutante della stessa proteina, nota per essere presente con una malattia genetica che porta all'insufficienza renale. A differenza di un normale catch bond, i ricercatori hanno scoperto che questa versione mutante era sempre attiva. Questa maggiore forza di legame rende difficile il movimento del mutante, ma, paradossalmente, rende anche le reti più deboli poiché i legami non si accumulano dove necessario, afferma il leader del gruppo Gijsje Koenderink:"Capendo meglio la proteina mutante, in futuro avremo potrebbe anche comprendere il processo di insufficienza renale. Inoltre, speriamo di capire in che modo i catch bond svolgono un ruolo nel modo in cui le cellule tumorali invasive sono. "

Prospettiva materiale sulla vita

Il gruppo di ricerca del professor Koenderink della Delft University of Technology è interessato principalmente alle proprietà dei materiali della materia vivente. Un tema centrale nel suo gruppo è il fatto che le cellule e i tessuti viventi devono essere dinamici e flessibili, ma anche forti:"Questa proprietà è diversa da qualsiasi materiale sintetico che conosciamo", afferma Koenderink. "La nostra ambizione è quella di apprendere nuovi principi di progettazione dai materiali viventi per realizzare materiali sintetici che possano essere allo stesso tempo flessibili e resistenti. In effetti, attualmente stiamo lavorando insieme a chimici e biofisici come Sander Tans all'AMOLF per provare a realizzare tali catch bond sintetici". + Esplora ulteriormente

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