El cuerpo utiliza motores moleculares basados en proteínas para realizar las funciones necesarias para la vida. Ahora, los investigadores han creado ‘El cortacésped’, el primer motor sintético de un modelo encontrado en la naturaleza que se impulsa aprovechando la energía que crea al cortar campos de proteínas. Podría transformar nuestro tratamiento de una variedad de enfermedades.
«Imagínese si un Roomba pudiera funcionar únicamente con la suciedad que recoge», dijo Nancy Ford, profesora de física en la Universidad Simon Fraser (SFU) y coautora del estudio en el que ella y sus colegas investigadores modelaron su creación. Un motor molecular utiliza la energía de reacciones biológicas para impulsarse.
Todos los organismos, desde los humanos hasta las bacterias y las plantas, funcionan con motores moleculares basados en proteínas que convierten la energía de una forma en fuerzas mecánicas y mantienen la división celular, la entrega de carga, el movimiento hacia los alimentos o la luz y el tejido sano. Los investigadores de la SFU, en colaboración con la Universidad de Lund en Suecia, se basaron en décadas de investigación sobre motores moleculares que se encuentran en la naturaleza para realizar su novedosa creación.
«Si las reglas que hemos aprendido al estudiar las moléculas de la naturaleza son correctas y suficientes, deberíamos poder construir motores a partir de diferentes partes de proteínas y hacer que funcionen de manera predecible», dijo Ford.
Los investigadores se inspiraron en una clase de motores moleculares conocidos como trinquetes de puente quemado (BBR). Los BBR logran un movimiento dirigido a largas distancias, consumiendo y destruyendo sustratos ricos en energía a medida que se mueven, evitando el retroceso. A partir de esta inspiración, creó el primer motor molecular a partir de proteínas naturales, al que llamó cortadora de césped.
Una cortadora de césped es una esfera cubierta de tripsina, una enzima que ayuda al cuerpo a descomponer las proteínas. Una vez que aterriza en la superficie, las ‘hojas’ de tripsina se unen y escinden péptidos, proteínas de longitud corta, convirtiéndolos en energía. La falta de péptidos que quedan tras el cortacésped crea un gradiente de energía libre que empuja el péptido escindido hacia la «hierba». Continúa «moviéndose» a medida que avanza, alcanzando velocidades medias de hasta 80 nm/s, comparables a los motores biomoleculares. Al modelar el césped peptídico en orugas microfabricadas, los investigadores descubrieron que el cortacésped es capaz de realizar movimientos guiados por orugas.
El cortacésped podría tener importantes aplicaciones en medicina y bioinformática. La disfunción de los motores moleculares de las neuronas está asociada con muchas enfermedades neuronales humanas. Comprender cómo funcionan estos motores en estados sanos y enfermos es clave para comprender y tratar enfermedades de las neuronas motoras como la esclerosis múltiple y la paraplejía espástica. También se pueden utilizar para la administración dirigida de fármacos.
«Se cree que la influenza actúa como un motor molecular para infectar el área circundante de las células», dijo Ford. «Tal vez los motores sintéticos podrían utilizar el mismo enfoque, pero en lugar de infectar células, podrían diseñarse para administrar cargas útiles de fármacos específicamente a las células enfermas».
El estudio fue publicado en la revista Comunicaciones de la naturaleza.
Fuente: SFU