Come tante malattie, comprese le malattie neurodegenerative come l'Alzheimer, sono stati collegati al funzionamento difettoso delle proteine ​​motorie nei sistemi di trasporto cellulare, comprendere le complessità di come funzionano le proteine ​​motorie nei loro ambienti cellulari affollati nativi è essenziale per capire cosa va storto quando funzionano in modo errato. I motori molecolari sono proteine ​​specializzate che si legano a una varietà di organelli, indicato come carico cellulare, e trasportarli lungo i filamenti dei microtubuli (proteine ​​strutturali comunemente indicate come l'autostrada della cellula). Le proteine ​​motorie spesso lavorano in gruppi, legandosi a un carico e procedendo insieme lungo il percorso del filamento nella cella.

Nel recente studio l'affollamento macromolecolare agisce come un regolare fisico del trasporto intracellulare, pubblicato sulla rivista Fisica della natura , il ricercatore capo e assistente professore di fisica presso la NYU Abu Dhabi George Shubeita e il suo team presentano i risultati che in un ambiente cellulare nativo, che è affollato da un'alta concentrazione di macromolecole, l'affollamento ha un impatto significativo sulla velocità dei gruppi di proteine ​​​​motorie, ma non singole proteine ​​motorie. Le proteine ​​motorie sono state isolate dalle cellule e studiate in laboratorio, ma questa è la prima volta che il carico trasportato da proteine ​​motorie è stato studiato sia nella loro cellula nativa che in un ambiente che imita l'ambiente cellulare affollato.

Per simulare la natura affollata delle cellule, l'albumina di siero bovino (un siero concentrato con proteine) è stata applicata su vetrini, oltre alle proteine ​​motorie della chinesina e ai filamenti dei microtubuli. Utilizzando la luce laser di pinzette ottiche per sondare il movimento di singoli motori e gruppi di motori, si è riscontrato che in ambienti più affollati, i motori avevano maggiori probabilità di cadere dal filamento quando opposti. Un gruppo di motori verrebbe quindi arretrato ogni volta che un singolo motore cadesse dalla guida. Anche se è dimostrato che gruppi di motori rallentano in ambienti cellulari nativi, sono comunemente usati per trasportare merci su lunghe distanze e superare gli ostacoli che incontrano in una cella affollata condividendo il carico, cosa che i motori singolari non possono fare.

"Il nostro lavoro mette in evidenza l'equilibrio che regola la funzione dei motori per ottenere un robusto sistema di trasporto all'interno della cellula complessa, " ha detto Shubeita. "Il trasporto di carichi dove sono necessari all'interno della cellula vivente è importante per la sua sopravvivenza. I motori molecolari agiscono come nano-macchine che assolvono a questo compito con la massima precisione, nonostante i lavori interni della cella estremamente affollati. Modellando l'ambiente della cellula, abbiamo svelato i dettagli sul comportamento dei motori nel corpo umano che è essenziale per capire cosa va storto quando i motori si bloccano per comportarsi correttamente nella malattia".