globuli bianchi umani, noti come leucociti, nuotare usando un meccanismo appena descritto chiamato pagaiata molecolare, rapporto dei ricercatori nel numero del 15 settembre di Giornale Biofisico . Questo meccanismo di micronuoto potrebbe spiegare come sia le cellule immunitarie che le cellule cancerose migrano in varie nicchie piene di liquido nel corpo, nel bene o nel male.

"La capacità delle cellule viventi di muoversi autonomamente è affascinante e cruciale per molte funzioni biologiche, ma i meccanismi di migrazione cellulare rimangono parzialmente compresi, ", afferma il co-autore senior dello studio Olivier Theodoly dell'Università di Aix-Marseille in Francia. "I nostri risultati gettano nuova luce sui meccanismi di migrazione delle cellule ameboidi, che è un argomento cruciale nell'immunologia e nella ricerca sul cancro".

Le cellule hanno evoluto diverse strategie per migrare ed esplorare il loro ambiente. Per esempio, spermatozoi, microalghe, e i batteri possono nuotare attraverso deformazioni della forma o usando un'appendice simile a una frusta chiamata flagello. Al contrario, è noto che le cellule somatiche dei mammiferi migrano attaccandosi alle superfici e strisciando. È ampiamente accettato che i leucociti non possano migrare su superfici 2-D senza aderirvi.

Uno studio precedente ha riferito che alcuni globuli bianchi umani chiamati neutrofili potrebbero nuotare, ma nessun meccanismo è stato dimostrato. Un altro studio ha mostrato che i leucociti di topo potrebbero essere provocati artificialmente a nuotare. È opinione diffusa che il nuoto cellulare senza flagello richieda cambiamenti nella forma cellulare, ma i meccanismi precisi alla base della migrazione dei leucociti sono stati discussi.

A differenza degli studi precedenti, Teodolia, co-autore senior dello studio Chaouqi Misbah dell'Università di Grenoble Alpes, e i loro collaboratori forniscono prove sperimentali e computazionali nel nuovo studio che i leucociti umani possono migrare su superfici 2-D senza attaccarsi ad esse e possono nuotare usando un meccanismo che non si basa sui cambiamenti nella forma delle cellule. "Guardare il movimento cellulare dà l'illusione che le cellule deformino il loro corpo come un nuotatore, " dice Misbah. "Sebbene i leucociti mostrino forme altamente dinamiche e sembrino nuotare con una modalità a rana, la nostra analisi quantitativa suggerisce che questi movimenti sono inefficienti per spingere le cellule".

Anziché, le cellule pagano usando proteine ​​transmembrana, che attraversano la membrana cellulare e sporgono all'esterno della cellula. I ricercatori mostrano che il tapis roulant della membrana - il movimento all'indietro della superficie cellulare - spinge la migrazione dei leucociti in ambienti solidi o liquidi, con e senza adesione.

Però, la membrana cellulare non si muove come un tapis roulant omogeneo. Alcune proteine ​​transmembrana sono legate a microfilamenti di actina, che fanno parte del citoscheletro e si contraggono per consentire alle cellule di muoversi. Il citoscheletro di actina è ampiamente accettato come motore molecolare che spinge le cellule a strisciare. Le nuove scoperte dimostrano che le proteine ​​transmembrana legate all'actina remano e spingono la cellula in avanti, mentre le proteine ​​transmembrana che si diffondono liberamente ostacolano il nuoto.

I ricercatori propongono che la pagaiata continua sia resa possibile da una combinazione di tapis roulant esterno guidato dall'actina e riciclaggio interno delle proteine ​​transmembrana legate all'actina attraverso il trasporto vescicolare. Nello specifico, le proteine ​​per bambini nella parte posteriore della cellula sono racchiuse all'interno di una vescicola che si stacca dalla membrana cellulare e trasportata nella parte anteriore della cellula. Al contrario, le proteine ​​transmembrana che non pagano vengono selezionate e non subiscono questo processo di riciclo interno attraverso il trasporto vescicolare.

"Questo riciclo della membrana cellulare è studiato intensamente dalla comunità che lavora sul traffico vescicolare intracellulare, ma il suo ruolo nella motilità è stato appena considerato, " Dice Theodoly. "Queste funzioni di smistamento e traffico di proteine ​​sembravano altamente sofisticate per il nuoto. Le nostre indagini, con nostra sorpresa, colmare domini così lontani come la fisica dei micronuotatori e la biologia del traffico vescicolare".

Gli autori affermano che la pagaiata molecolare potrebbe consentire alle cellule immunitarie di esplorare a fondo tutte le posizioni del corpo mentre migrano in nicchie piene di liquido come parti del corpo gonfie, vesciche infette, liquido cerebrospinale, o liquido amniotico. Andando avanti, i ricercatori intendono studiare le funzioni della pagaiata molecolare in vari ambienti e valutare se altri tipi di cellule utilizzano questa modalità di migrazione.