Investigadores de TU Delft y el Instituto NWO AMOLF han descubierto cómo ciertos enlaces moleculares hacen que las células vivas sean flexibles para moverse, así como la fuerza para resistir las fuerzas. Paradójicamente, estos enlaces de captura sensibles a la fuerza son débiles e inactivos la mayor parte del tiempo, pero viajan a lugares específicos donde y cuando las células se dañan. Este descubrimiento fue publicado en materiales de la naturaleza.

Las proteínas de asociación de captura molecular se pueden encontrar en muchos tejidos diferentes, tanto dentro como entre células. Estos enlaces se rompen regularmente, como la mayoría de los enlaces biológicos, pero tienen una propiedad peculiar: si tiras demasiado del enlace de pesca, en realidad comienza a unirse con más fuerza. Los investigadores descubrieron que esta capacidad fortalece el material en lugares específicos donde la unión está sujeta a estrés. El descubrimiento es un gran avance, 20 años después del primer descubrimiento de tales enlaces. Además, esta es la primera vez que los investigadores ven enlaces de pesca trabajando juntos dentro materiales biológicos.

Ambos son flexibles y fuertes.

El ex investigador de AMOLF, Yuval Malla, explica: «Por lo general, definimos qué tan fuerte es algo de una de dos maneras: un material puede deformarse bien, estirarse demasiado sin romperse, como el caucho, o un material puede soportar una gran cantidad de fuerza, por ejemplo. El ejemplo es un ladrillo, aunque es fuerte, solo puede estirarse un poco antes de romperse. Al estudiar la naturaleza de los enlaces de pesca, descubrimos que estos enlaces moleculares podían hacer ambas cosas: ser flexibles y fuertes, aunque sus enlaces moleculares son débiles Y luego consideramos: ¿Podría encontrar conexiones que expliquen por qué las células vivas combinan la elasticidad del caucho con la resistencia de los ladrillos?

Para probar estas ideas, los investigadores midieron las propiedades mecánicas de las redes del citoesqueleto que recrearon en el laboratorio, en colaboración con un grupo de biofísica para extraer ligandos individuales. Encuentran que muchos lazos simplemente flotan, unidos solo brevemente para soltarse nuevamente. Sin embargo, cuando los investigadores desfiguraron las redes, descubrieron que muchos enlaces van a sitios especialmente afectados para enlazar. “Porque los lazos de pesca acumulan vulnerabilidades cuando y donde se necesitan para hacer que la red sea tan fuerte”, dice Al Mulla.

Su relación con las enfermedades.

El estudio involucró una versión mutante de la misma proteína, que se sabe que ocurre con una enfermedad hereditaria que conduce a la insuficiencia renal. A diferencia de los bonos de caza regulares, los investigadores encontraron que esta versión mutante siempre estaba activa. Esto aumentó Garantía La fuerza hace que sea más difícil para el mutante moverse, pero la paradoja también debilita las redes porque las conexiones no se construyen cuando es necesario, dice el líder del grupo Jigsi Koenderink: «Al comprender mejor la proteína mutante, es posible que en el futuro también comprender el proceso de insuficiencia renal. Además, esperamos comprender cómo los enlaces de captura desempeñan un papel en la medida en que las células cancerosas se propagan».

Una visión materialista de la vida.

El grupo de investigación del profesor Koenderink de la Universidad Tecnológica de Delft se ocupa principalmente de Propiedades materiales de la materia viva. El tema principal de su colección es el hecho de que las células y los tejidos vivos deben ser dinámicos y flexibles, pero también robustos: “Esta propiedad difiere de cualquier materiales sintéticos Lo sabemos’, dice Koenderink. Nuestra ambición es aprender nuevos principios de diseño a partir de materiales vivos para fabricar materiales sintéticos que puedan ser tanto flexibles como resistentes. De hecho, actualmente estamos trabajando con químicos y biofísicos como Sander Tans en AMOLF para tratar de hacer estos enlaces de pesca sintéticos».