Una molecola fluorescente la cui luminosità dipende dalla velocità con cui può ruotare sta aiutando i ricercatori a misurare quanto è viscoso il fluido all'interno delle diverse parti di una cellula.

"C'è molto interesse nel campo biofisico nello sviluppo di sonde chimiche che possono essere utilizzate per caratterizzare l'ambiente all'interno di una cellula o qualsiasi tipo di compartimento biologico, "dice Peter Bond, dall'Istituto di Bioinformatica di A*STAR.

Ricercatori del Regno Unito e di Singapore, inclusi scienziati di A*STAR come il team di Bond che ha guidato il braccio computazionale del progetto, hanno modellato, sviluppato e testato una molecola composta da due parti; una sonda genetica progettata per insediarsi su particolari proteine, quindi può essere diretto ovunque in una cellula si trova quella proteina; e un rotore molecolare, una molecola fluorescente la cui fluorescenza dura più a lungo, più lentamente gira. I ricercatori di A*STAR hanno simulato le prestazioni di questa molecola in diversi microambienti su scale di milionesimi o addirittura miliardesimi di metro.

La microviscosità si riferisce a quanto viscoso, o spessa, il fluido è in particolari parti di una cellula. Poiché il contenuto delle cellule è mobile in un ambiente liquido, la microviscosità può avere un impatto importante sul modo in cui le proteine ​​e le molecole biologiche interagiscono e comunicano tra loro. "Queste proteine ​​sono influenzate dalle interazioni tra loro, e da differenze locali negli osmoliti e in altre piccole molecole, come nutrienti, "dice Bond.

Per misurare la microviscosità all'interno di una cellula, i ricercatori avevano prima bisogno di capire le dinamiche di come questa sonda potrebbe comportarsi in ambienti con viscosità diverse. Utilizzando simulazioni al computer di liquidi, sono stati in grado di dimostrare che all'aumentare della viscosità della soluzione, la velocità di rotazione della sonda è diminuita e la sua fluorescenza è cambiata in modo misurabile.

Nel frattempo i loro colleghi nel Regno Unito stavano conducendo esperimenti nelle cellule e hanno trovato risultati molto simili. Utilizzando la sonda di microviscosità di nuova concezione, i ricercatori sono stati in grado di studiare come i mitocondri, le centrali elettriche della cellula, reagire ai cambiamenti ambientali. Hanno scoperto che l'interno dei mitocondri mantiene condizioni di viscosità stabili anche di fronte a grandi cambiamenti nelle concentrazioni e nella viscosità degli elettroliti esterni.

Si ritiene che la microviscosità svolga un ruolo importante in malattie come il morbo di Alzheimer, con prove che suggeriscono che la microviscosità all'interno delle cellule cerebrali può cambiare con il progredire della malattia.

"Se potessimo capire fattori come la microviscosità, oltre a comprendere i meccanismi biologici di base, possiamo sviluppare nuovi approcci al trattamento delle malattie, "dice Bond.