Svelata la sinfonia della vita: le proteine vibrano per comunicare

Le cellule del nostro corpo vibrano a lungo, come farebbe il suono di una campana, e attraverso questa vibrazione comunicano fra di loro. Grazie ad una nuova tecnica di imaging i icercatori del  Hauptman – Woodward Medical Research Institute ( HWI ) della University of Buffalo hanno catturato le vibrazioni delle proteine, minuscoli movimenti fondamentali per la vita umana .La ricerca per questo apre le porte ad un nuovo modo di studiare i processi cellulari fondamentali che permettono la vita.

Crediti: Andrea Markelz and Katherine Niessen.

Il fatto che le cellule del nostro corpo vibrino come le corde di un violino è stato a lungo sospettato dagli scienziati che hanno utilizzato tecnologie complesse e costose per riuscire a dimostrarlo. Con questa nuova tecnologia gli scienziati sono riuscita ad osservare la vibrazione del lisozima, una proteina antibatterica che si trova in molti animali.

La scoperta degli scienziati consiste nel fatto che la vibrazione nella proteina persistono e non si dissipano velocemente come si era finora pensato. Le onde persistono come quelle di una campana  Andrea Markelz, che ha condotto lo studio.

Questi piccoli movimenti consentono alle proteine ​​di cambiare forma rapidamente in modo che possano facilmente legarsi ad altre proteine ​ un processo che è necessario per il corpo per eseguire funzioni critiche biologiche come l’assorbimento dell’ ossigeno, la riparazione delle cellule e la replica del DNA, ha detto Markelz.

“La nostra tecnica è più facile e molto più veloce , ” ha detto Markelz . “Non c’è bisogno di raffreddare le proteine ​​sotto lo zero o utilizzare una fonte di luce di sincrotrone o un reattore nucleare. Tutte cose che sono state usate  in precedenza per cercare di esaminare queste vibrazioni”.

Per osservare le vibrazioni della proteina , la squadra Markelz  ha usato  una caratteristica interessante delle proteine ​: il fatto che vibrano alla stessa frequenza della luce che assorbono.

Quindi, per studiare le vibrazioni del lisozima, Markelz ed i suoi colleghi hanno esposto un campione alla luce di diverse frequenze e polarizzazioni e hanno misurato i tipi di luce della proteina assorbita.

Questa tecnica, sviluppata con Edward Snell professore di biologia strutturale , ha permesso al team di identificare quali sezioni della proteina vibravano in condizioni biologiche normali. I ricercatori sono stati anche in grado di vedere che le vibrazioni persistono nel tempo.

“Se si tocca una campana, suona per qualche tempo, e con un suono che è specifico per la campan . Ecco come  ​​si comportano le proteine”, ha detto Markelz . “Molti scienziati sostenevano che  una proteina fosse più simile a una spugna bagnata che  una campana: se si tocca una spugna umida, non si ottiene alcun suono”.

La ricerca è molti importante perchè in futuro potrebbe essere utilizzate per documentare come inibitori naturali e artificiali influisono le funzioni vitali bloccando le vibrazioni.

“Possiamo ora cercare di capire i reali meccanismi strutturali alla base di questi processi biologici e come vengono controllati”, ha detto Markelz.

“Il sistema cellulare è semplicemente incredibile, ” ha continuato. “Si può pensare a una cellula come una piccola macchina che fa un sacco di cose diverse – rileva, si legge e replica il DNA , e perchè tutte queste cose si verifichino, le proteine ​​devono vibrare e interagire l’ una con l’altra.”