El cuerpo utiliza motores moleculares basados en proteínas para realizar funciones esenciales para la vida. Ahora, los investigadores han creado ‘El cortacésped’, el primer motor sintético inspirado en los que se encuentran en la naturaleza y 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 Forde, profesora de física de la Universidad Simon Fraser (SFU) y coautora de un estudio en el que ella y sus colegas investigadores describen su creación, un robot sintético. Motor molecular que aprovecha la energía de las reacciones biológicas para impulsarse.
Todos los organismos vivos, desde los humanos hasta las bacterias y las plantas, se mantienen vivos mediante motores moleculares basados en proteínas que convierten la energía de una forma en fuerzas mecánicas y movimiento que permiten la división celular, la entrega de carga, el movimiento hacia los alimentos o la luz y el mantenimiento de tejidos sanos. Los investigadores de la SFU, en colaboración con la Universidad de Lund (Suecia), se basaron en décadas de investigación sobre los motores moleculares que se ven en la naturaleza para realizar su novedosa creación.
Korosec et al.
«Si las reglas que hemos aprendido al estudiar las moléculas de la naturaleza son correctas y suficientes, entonces deberíamos poder construir motores a partir de diferentes partes de proteínas y hacer que funcionen de la manera esperada», dijo Forde.
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 al consumir y destruir sustratos ricos en energía a medida que viajan, evitando el movimiento hacia atrás. A partir de esta inspiración, crearon el primer motor molecular a partir de proteínas naturales, al que llamaron The Lawnmower.
El cortacésped es una esfera cubierta de tripsina, una enzima que ayuda al cuerpo a descomponer las proteínas. Una vez que aterriza en una superficie, las ‘hojas’ de tripsina se unen y escinden péptidos, proteínas de longitud más corta, convirtiéndolos en energía. La falta de péptidos que quedan tras el cortacésped crea un gradiente de energía libre, empujándolo hacia la «hierba» del péptido sin escindir. Continúa «cortando» a medida que avanza, alcanzando velocidades medias de hasta 80 nm/s, comparables a los motores moleculares biológicos. Los investigadores también descubrieron que al modelar el césped peptídico en pistas microfabricadas, The Lawnmower era capaz de realizar movimientos guiados por pistas.
Korosec et al.
El cortacésped podría tener importantes aplicaciones en medicina y bioinformática. La disfunción de los motores moleculares de las neuronas está relacionada con muchas enfermedades neuronales humanas. Saber cómo funcionan estos motores en estados sanos y enfermos puede ser clave para comprender y tratar enfermedades de las neuronas motoras como la esclerosis múltiple y la paraplejía espástica. También podrían usarse para la administración dirigida de medicamentos.
«Se cree que la influenza funciona como un motor molecular para infiltrarse en el área alrededor de las células para infectarlas», dijo Forde. «Tal vez los motores sintéticos podrían utilizar el mismo enfoque, pero en lugar de infectar células, podrían diseñarse para administrar cargas útiles de fármacos dirigidas específicamente a las células enfermas».
El estudio fue publicado en la revista Comunicaciones de la naturaleza.
Fuente: SFU
