A formação de padrões é um fenômeno universal subjacente a processos fundamentais na biologia. Um exemplo são os padrões de concentração de proteínas, que direcionam os processos celulares vitais, incluindo divisão celular, polaridade e movimento. Esses padrões de proteínas surgem da interação de reações químicas e do transporte espacial de proteínas. O transporte pode ocorrer passivamente (através da difusão) ou ativamente (através de fluxos). Ao contrário da difusão, o transporte por fluxos exibe uma clara direção espacial preferida. No entanto, pouca pesquisa foi realizada até o momento sobre a influência dos fluxos nos padrões de proteína. Uma equipe liderada pelo professor Erwin Frey, físico do LMU, em colaboração com o professor Cees Dekker, da Delft University of Technology, investigou essa questão fundamental usando o exemplo paradigmático do sistema de proteínas Min de E. coli.
Os pesquisadores usaram uma abordagem interdisciplinar que combinou experimentos com ensaios microfluídicos e uma nova teoria de formação de padrões de proteínas desenvolvida pelo grupo Frey. No ensaio microfluídico, as proteínas Min podem se ligar e desligar de uma bicamada lipídica que cobre as paredes da câmara microfluídica. Isso permite que os pesquisadores estudem o comportamento das proteínas em condições que imitam de perto o interior de uma célula biológica real. Dessa forma, os cientistas conseguiram mostrar que os fluxos de fluidos causam o movimento e o alinhamento dos padrões de proteínas ligadas à membrana. Surpreendentemente, os padrões ondulados podem se mover na direção do fluxo ou contra ele. Qual dessas direções de propagação ocorre depende da razão das concentrações de proteína. Os pesquisadores mostram ainda como a direção do movimento dos padrões depende sutilmente das reações químicas entre as proteínas.
“Os padrões ligados à membrana podem se propagar contra o fluxo porque o fluxo em massa desloca as concentrações de proteínas no citoplasma, mas não tem efeitos diretos sobre as proteínas que já estão ligadas à membrana”, diz Frey. “O impacto do fluxo nos padrões de proteína é determinado pela forma como as proteínas se acumulam e se depositam na membrana.” Os pesquisadores propõem que o uso de fluxos de fluidos pode ser uma ferramenta versátil para controlar padrões de proteínas e investigar mecanismos moleculares de formação de padrões.
Com informações de Science Daily.