Le membrane biologiche sono come un confine protetto. Separano la cellula dall'ambiente e allo stesso tempo controllano l'importazione e l'esportazione delle molecole. La membrana nucleare può essere attraversata da molti piccoli pori. Scienziati del Biozentrum e dello Swiss Nanoscience Institute dell'Università di Basilea, insieme a un team internazionale di ricercatori, hanno scoperto che le proteine ​​che si trovano all'interno del poro nucleare funzionano in modo simile a un velcro. In Nanotecnologia della natura , riportano come queste proteine ​​possono essere utilizzate per il trasporto controllato e selettivo delle particelle.

C'è molto traffico nelle nostre celle. Molte proteine, Per esempio, hanno bisogno di viaggiare dal loro sito di produzione nel citoplasma al nucleo, dove vengono utilizzati per leggere le informazioni genetiche. I pori nella membrana nucleare consentono il loro trasporto dentro e fuori il nucleo cellulare. Il professore di Argovia Roderick Lim, dal Biozentrum e dallo Swiss Nanoscience Institute dell'Università di Basilea, studia le basi biofisiche di questo trasporto. Per comprendere meglio questo processo, ha creato un modello artificiale del complesso dei pori nucleari, insieme a scienziati di Losanna e Cambridge, che ha portato alla scoperta che le sue proteine ​​funzionano come un "velcro" su nanoscala che può essere utilizzato per trasportare le particelle più piccole.

"Sporco velcro" all'interno del poro nucleare

I pori nucleari sono complessi proteici all'interno della membrana nucleare che consentono lo scambio molecolare tra il citoplasma e il nucleo. La forza trainante è la diffusione. I pori nucleari sono rivestiti con proteine ​​simili al "velcro". Solo le molecole appositamente contrassegnate con proteine ​​di importazione possono legarsi a queste proteine ​​e quindi passare attraverso il poro. Ma per tutte le molecole non leganti il ​​poro nucleare funge da barriera. I ricercatori hanno postulato che il trasporto dipende dalla forza del legame con le proteine ​​simili al "velcro". Il legame dovrebbe essere abbastanza forte da consentire alle molecole da trasportare di legarsi, ma allo stesso tempo non troppo stretto in modo che possano ancora diffondersi attraverso il poro.

In un sistema artificiale che ricrea il poro nucleare, i ricercatori hanno testato la loro ipotesi. Hanno rivestito le particelle con proteine ​​di importazione e ne hanno studiato il comportamento sul "velcro" molecolare. interessante, i ricercatori hanno trovato paralleli nel comportamento con la striscia di velcro come la conosciamo. Su "velcro pulito", le particelle si attaccano immediatamente. Però, quando il "velcro" viene riempito o "sporcato" con proteine ​​di importazione, è meno adesivo e le particelle iniziano a scivolare sulla sua superficie solo per diffusione. "Capire come funziona il processo di trasporto nel complesso dei pori nucleari è stato decisivo per la nostra scoperta, ", afferma Lim. "Con il 'velcro' su nanoscala dovremmo essere in grado di definire il percorso da intraprendere e accelerare il trasporto delle particelle selezionate senza richiedere energia esterna".

Potenziali applicazioni tecnologiche lab-on-a-chip

Le indagini di Lim sui processi di trasporto biomolecolare costituiscono la base per la scoperta di questo notevole fenomeno che le particelle possono essere trasportate selettivamente con un "velcro" molecolare. "Questo principio potrebbe trovare applicazioni molto pratiche, ad esempio come nastri trasportatori su scala nanometrica, scale mobili o binari, " spiega Lim. Questo potrebbe essere applicato anche per miniaturizzare ulteriormente la tecnologia lab-on-chip, piccoli laboratori sui chip, dove questo metodo di trasporto appena scoperto renderebbe obsoleti i complessi sistemi di pompe e valvole di oggi.