Un sistema modelo biológico que nos ayuda a comprender el estado absorbente
Un equipo alemán de científicos financiado por la Unión Europea ha investigado cómo se comportan las fibras formadas por la proteína muscular actina cuando se transportan y entrelazan a la vez. En un nuevo estudio, presentado en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), los miembros del equipo explican cómo descubrieron que, en un determinado momento, los sistemas entran de repente en el denominado «estado de absorción», aunque no dejan por ello de consumir energía. El estudio fue financiado en parte por el proyecto COMPNET («Dinámica y autoorganización en las complejas redes del citoesqueleto»), para el cual el Consejo Europeo de Investigación (ERC) adjudicó una subvención por valor de 1,5 millones de euros en virtud del Séptimo Programa Marco (7PM) de la Unión Europea. Las leyes que rigen los estados absorbentes se pueden describir mejor utilizando el símil de un tren que, atrapado en un bucle infinito, no dejaría de funcionar pero no avanzaría. Un estado absorbente es un estado del que un sistema no puede escapar. Los miembros del equipo alemán han logrado demostrar que estas leyes también funcionan en la naturaleza. Su método consistió en construir un sistema modelo sencillo, que consta de sólo tres componentes, para estudiar las leyes de estos estados denominados absorbentes en las proteínas musculares. Los tres componentes son la proteína muscular actina, proteínas motoras responsables del transporte y el movimiento de las células y moléculas de fascina, una proteína que se encargar de entrelazar las fibras de actina. El uso de este modelo, simple y fácil de controlar, permitió a los científicos estudiar los principios fundamentales de los estados absorbentes. Los investigadores fueron capaces de analizar que la actina forma parte de un sistema activo, un sistema que consume energía continuamente. Aunque los sistemas activos nos rodean por doquier, tanto en las máquinas más sencillas como en los organismos más desarrollados, nuestro conocimiento y comprensión de los mismos siguen siendo escasos. En el experimento, millones de proteínas motoras biológicas ancladas a una superficie de vidrio se encargaban de transportar las fibras de actina. Eran los componentes activos del sistema modelo. Tras añadir trifosfato de adenosina (ATP), el «combustible» de las proteínas motoras, las fibras empezaron a moverse al azar. A continuación los investigadores agregaron las moléculas responsables del entrelazamiento para conectar las fibras. Esto condujo a la formación de estructuras cada vez más grandes que se desplazaban sobre la superficie del vidrio. Al final, todas las fibras se incorporaban formando estructuras de gran tamaño. Pero estas estructuras ya no eran capaces de moverse libremente por la superficie, sino que se quedaron fijas en un lugar y empezaron a moverse en círculos: el sistema estaba atrapado en un estado absorbente, ya que se encontraba en un estado del que no podía escapar. Para sorpresa de los científicos, las estructuras que se desarrollaron eran muy complejas. Los miembros del equipo cuentan que se encontraron con una colección de anillos de forma perfecta compuestos por millones de fibras individuales que giraban permanentemente bajo la influencia de las proteínas motoras. «Lo sorprendente no es sólo la complejidad de las propias estructuras, sino el hecho de que incluso un sistema sencillo compuesto por sólo tres componentes, fibras, proteínas motoras y moléculas que entrelazan las fibras, puede funcionar en un estado absorbente», afirmó el autor principal del estudio, Volker Schaller, del Instituto de Biofísica Molecular y Celular de la Technische Universität München (Alemania). Para otro de los autores del estudio, Andreas Bausch, lo más fascinante de su descubrimiento es que, a pesar de que pueda entrar en un estado absorbente, un sistema activo sigue consumiendo energía. «Lo más cautivador de este sistema modelo, aparte de la fascinación provocada por sus patrones casi perfectos, es una aparente contradicción. Para el sistema, un estado absorbente es como un callejón sin salida: una vez que parte del sistema entra en el callejón sin salida, ya no hay escapatoria posible», explicó el profesor Bausch.Para más información, consulte: Technische Universität München: http://portal.mytum.de/welcome/
Países
Alemania