Las partículas celulares se mueven más rápidamente a través de un entorno celular abarrotado cuando las moléculas abarrotadas se distribuyen de manera no uniforme. Una nueva investigación también muestra que el transporte de partículas en las células abarrotadas puede ser más rápido que el movimiento en un ambiente no abarrotado siempre que las partículas esténpasar de áreas densamente pobladas a áreas menos concurridas. Comprender la velocidad a la que se mueven las partículas en estos entornos puede ayudar a los investigadores a comprender mejor los procesos celulares que requieren que múltiples moléculas se "encuentren" entre sí en el entorno de la célula. Un documento que describe elinvestigación, realizada por un equipo de científicos de Penn State, aparece en línea en la revista ACS Nano .
"El hacinamiento es común en sistemas vivos a diferentes escalas de longitud, desde pasillos ocupados hasta citoplasma celular denso", dijo Ayusman Sen, profesora de química Verne M. Willaman y profesora distinguida de química e ingeniería química en Penn State y uno de loslíderes del equipo de investigación. "El interior de las células está muy, muy lleno de proteínas, macromoléculas y orgánulos. Las moléculas que están involucradas en las reacciones químicas requeridas por la célula deben transportarse a través de este entorno viscoso y lleno de gente para encontrar sus reactivos asociados.el ambiente está uniformemente lleno, el movimiento se ralentiza, pero sabemos que el interior de una celda no es uniforme; hay gradientes de macromoléculas y otras especies. Por lo tanto, estábamos interesados en cómo estos gradientes influirían en el transporte a nanoescala ".
Los investigadores compararon el movimiento de varios coloides "trazadores", partículas insolubles suspendidas en un líquido, a través de diferentes entornos utilizando microfluídica. Un dispositivo microfluídico puede llenarse con diferentes soluciones en las que los investigadores establecen gradientes, de mayor a menor- de macromoléculas "masivas" en el fluido. Los trazadores, que pueden ser grandes o pequeños, duros o blandos y deformables, están marcados con fluorescencia, lo que permite a los investigadores rastrear su movimiento con un microscopio confocal.
"Nos sorprendió ver que los trazadores se movían más rápido en gradientes de gente que a través de un fluido sin gente", dijo Farzad Mohajerani, un estudiante graduado en ingeniería química en Penn State y coautor del artículo."Creemos que las personas densamente pobladas realmente presionan a los trazadores para forzarlos hacia áreas menos densas. Las moléculas trazadoras grandes se movieron más rápido que las pequeñas, y los trazadores suaves y deformables se movieron más rápido que los duros".
"Los trazadores blandos y deformables son mejores representantes de las especies reales que se mueven en las células", dijo Matthew Collins, un estudiante graduado en química en Penn State y co-primer autor del artículo. "Creemos que pueden moverse más rápido porque, a diferencia de las partículas duras, pueden atravesar áreas más estrechas "
"Nuestros experimentos y modelo no solo muestran que las moléculas pueden moverse más rápido a través de gradientes de hacinamiento macromolecular, creemos que estas tasas de movimiento pueden aumentar aún más dentro de las células vivas reales, donde otras moléculas activas en movimiento podrían aumentar la presión de hacinamiento", dijo Sen.
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Materiales proporcionado por Estado Penn . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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