La struttura dei pori trovati nei nuclei cellulari è stata scoperta da un team di scienziati guidato dall'UCL, rivelando come bloccano selettivamente l'ingresso di determinate molecole, proteggere il materiale genetico e le normali funzioni cellulari. La scoperta potrebbe portare allo sviluppo di nuovi farmaci contro i virus che colpiscono il nucleo cellulare e nuovi modi di fornire terapie geniche, dicono gli scienziati dietro lo studio.

Al centro di ogni cellula del nostro corpo c'è un nucleo cellulare, una struttura densa che contiene il nostro DNA. Affinché una cellula funzioni normalmente, ha bisogno di circondare il suo nucleo con una membrana protettiva ma questa deve aprirsi abbastanza da far entrare e uscire le molecole vitali, quindi la membrana è perforata da centinaia di minuscoli passaggi noti come pori nucleari.

La ricerca, pubblicato oggi in Nanotecnologia della natura , rapporti sui pori nucleari nelle uova di rana e rivela come questi pori possono agire come un setaccio sovralimentato, filtrando le molecole per dimensione ma anche in base alle proprietà chimiche. Il co-autore principale, il dottor Bart Hoogenboom, dal London Centre for Nanotechnology (UCL Mathematics &Physical Sciences), ha detto:"I pori sono noti per agire come un setaccio che potrebbe trattenere lo zucchero mentre lascia cadere i chicchi di riso allo stesso tempo, ma non era chiaro come fossero in grado di farlo".

Dott. Ariberto Fassati, co-autore principale del Wohl Virion Center (UCL Infection &Immunity), ha aggiunto:"Abbiamo scoperto che le proteine ​​al centro dei pori si aggrovigliano abbastanza strettamente da formare una barriera, ma non troppo stretto - come un ciuffo di spaghetti. Sorprendentemente, i fili degli 'spaghetti' si aggregano in modo preciso che permette alle piccole molecole e ai sali di fluire senza problemi. Molecole più grandi, come l'RNA messaggero, può passare solo se accompagnato da molecole chaperone. Questi accompagnatori, chiamati recettori di trasporto nucleare, hanno la proprietà di lubrificare le ciocche e rilassare la barriera, lasciando passare le molecole più grandi. Questo può accadere fino a diverse migliaia di volte al secondo".

Prima di adesso, gli scienziati hanno capito la forma complessiva dei pori e che le strutture proteiche al centro di essi controllavano il flusso delle molecole, ma non si sapeva come facessero questo. Alcune teorie suggerivano che i pori agissero come un pennello e altri come un setaccio. I ricercatori dietro questo studio affermano che era difficile determinare quale fosse corretto a causa della natura piccola e fragile dei pori e delle difficoltà nel localizzare le proteine ​​nei pori.

Il team ha utilizzato una tecnica nota come microscopia a forza atomica (AFM) per studiare i pori. Proprio come le persone possono usare le dita per leggere il braille, sentire le parole piuttosto che vederle, i microscopi a forza atomica muovono un minuscolo ago sulla superficie di un campione, misurarne la forma e la durezza. Questo metodo è stato scelto rispetto ad altre tecniche perché i pori sono troppo piccoli per la microscopia ottica e troppo flessibili e mobili per la cristallografia a raggi X.

"L'AFM può rivelare strutture molto più piccole rispetto ai microscopi ottici, "Il dottor Hoogenboom ha spiegato, "ma è sentire piuttosto che vedere. Il trucco è premere abbastanza forte da sentire la forma e la durezza del campione, ma non così forte da romperlo. È un processo lento e scrupoloso, ma ci permette di ottenere mappe di piccoli oggetti molto migliori di quelle possibili con altri metodi - anche i singoli atomi possono essere osservati in questo modo. L'abbiamo usato per sondare con successo la membrana che era stata staccata dal nucleo delle uova di rana, per rivelare la struttura dei pori."

Oltre a spiegare le notevoli proprietà dei pori nucleari, e il ruolo che svolgono nelle forme di vita superiori, la ricerca potrebbe anche essere promettente per lo sviluppo di nuovi farmaci antivirali e migliori meccanismi di somministrazione per la terapia genica.

Il dottor Fassati ha affermato:"Alcuni virus sono in grado di entrare nel nucleo cellulare ingannando le proteine ​​al centro dei pori nucleari per farle entrare. Ora che i pori nucleari sono stati meglio compresi, potrebbero esserci opportunità di sviluppare farmaci che impediscano ai virus di entrare in questo modo. Potrebbe anche essere possibile migliorare la progettazione degli attuali meccanismi per fornire la terapia genica per attraversare meglio i pori nucleari e fornire i loro geni terapeutici nel nucleo".