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Passaggio di proteine attraverso le membrane cellulari delle cellule viventi

Il modo in cui si comportano le membrane cellulari in ambiente reale non può essere studiato in provetta, in quanto le condizioni ambientali della cellula reale come per esempio la complessità della membrana cellulare e il citoplasma non possono essere replicate. I ricercatori dell’UE hanno misurato la mobilità delle proteine nel batterio Escherichia coli.
Passaggio di proteine attraverso le membrane cellulari delle cellule viventi
La velocità con cui le proteine si muovono all’interno di una cellula influenza profondamente la relativa funzione biologica, come per esempio i tassi di reazione. L’iniziativa D_IN_VIVO (A general law describing the diffusion of membrane proteins in vivo based on single molecule tracking of membrane proteins in Escherichia coli) ha progettato e sviluppato dei metodi per misurare l’effetto della viscosità relativa alle membrane

Inizialmente, i ricercatori del progetto D_IN_VIVO hanno lavorato sul tasso di diffusione delle proteine, prendendo in considerazione lo spazio che le proteine occupano all’interno della membrana. Tuttavia, sulla base di una scoperta di un altro progetto di ricerca quasi identico in corso, l’iniziativa D_IN_VIVO ha deciso di analizzare l’impatto della viscosità della membrana sulla velocità di movimento delle proteine, una caratteristica mai studiata prima d’ora.

In comune con la precedente ricerca, il tasso di diffusione si basa sul modello Saffman-Delbrueck (SD). Inoltre, i metodi coinvolgono competenze in fatto di monitoraggio di singole molecole, programmazione e costruzione/allineamento di sistemi di microscopia.

Al posto della proteina fluorescente mEos2, il progetto D_IN_VIVO ha utilizzato la proteina PamCherry per superare l’inconveniente dovuto all’intermittenza di luce. Utilizzando rotori molecolari sviluppati presso un laboratorio dell’Imperial College di Londra, i ricercatori hanno determinato la viscosità di membrane plasmatiche, sferoplasti e vescicole del batterio E. colipartendo dagli estratti dei lipidi relativi al batterio. È stato scoperto che le emissioni di fluorescenza dipendono dalla viscosità presente nei rotori molecolari.

I risultati della ricerca hanno dimostrato una viscosità elevata, superiore rispetto alla viscosità presente nelle altre membrane cellulari, come per esempio in quelle eucariotiche e vegetative di Bacillus, suggerendo un alto grado di ordinamento lipidico all’interno della membrana a fase liquida. La viscosità rilevata corrisponde ai risultati ottenuti dal gruppo che ha utilizzato il modello di SD. I risultati sono stati pubblicati in un articolo nella rivista Biophysical Journal.

La viscosità è un parametro molto importante all’interno della membrana plasmatica, poiché controlla il tasso di diffusione di piccole molecole e proteine. Come tale, il progetto di ricerca ha fornito dati importanti che potrebbero essere utilizzati per la stima del rilascio dei farmaci e dei tassi di reazione intracellulari.

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Keywords

Proteine, membrane di cellule viventi, diffusione, D_IN_VIVO, viscosità