Po prvi je put stvoren umjetni molekularni motor koji može ‘razgovarati’ sa živim stanicama, nježnim povlačenjem njihove površine s dovoljno fizičke sile da izazove biokemijski odgovor. Pristup bi mogao pomoći znanstvenicima da dekodiraju jezik koji stanice koriste za međusobnu komunikaciju u tkivima.
Povlačenjem na membranu vezanih receptora poput ovog receptora T stanica, molekularni motori mogu pokrenuti biokemijski odgovor kao što je aktiviranje imunoloških stanica
‘Postoji mehanički jezik u obliku fizičkih sila koje same stanice primjenjuju i želimo razumjeti koje se informacije prenose i koje su posljedice’, objašnjava Aránzazu del Campo, koji je vodio studiju na Leibnizovom institutu za nove materijale, Njemačka. ‘U konačnici, želimo biti sposobni pružiti signale stanicama i voditi njihovu funkciju kad to sami ne mogu učiniti u slučajevima bolesti’ – rekao je.
Obično proučavanje načina na koji stanice komuniciraju osjetom mehaničkih podražaja i stvaranjem biokemijskih odgovora zahtijeva poticanje pipetama ili vrhom mikroskopa atomske sile. Međutim, to ne djeluje na složenijoj razini tkiva.
Sada je tim del Campa pokazao kako se to može postići molekularnim motorima na bazi alkena koji koriste energiju ultraljubičastog (UV) svjetla kako bi osjetljivo povukli stanične membrane s malom količinom sile i pokrenuli biokemijski odgovor.
Motori se sastoje od statora i rotorskog dijela, iz kojih vire četiri kraka polietilen glikola. Pomoću dvaju ovih krakova motori su pričvršćeni na membranske receptore stanica u kulturi. U međuvremenu, druga su dva kraka vezana za hidrogel dizajniran da oponaša staničnu površinu ili protein s kojim bi stanica obično imala interakciju.
UV svjetlo aktivira motor, skraćujući krakove polietilen glikola (PEG) i primjenjujući mehaničku silu na receptor T stanica (crveni okvir) koji je povezan antitijelima (α-CD3 AB). Primijenjena sila inducira priljev kalcijevih iona, koji aktiviraju T stanicu
Pod impulsima UV svjetlosti, motori se okreću, uzrokujući da se dva para krakova namotaju i skrate. Zatim povlače staničnu membranu i pokreću prirodne stanične reakcije, na primjer povećavajući njihove žarišne priraslice makromolekularnih sklopova koji pružaju mehaničke veze za prijenos signala između stanica. U drugom su eksperimentu istraživači uspjeli koristiti motore za aktiviranje T stanica, koje su ključne za imunološki sustav. “Mogli bismo spasiti funkcije koje su stanice izgubile ili pokrenuti procese kod kojih stanice više nisu podložne” – kaže del Campo.
‘Ova strategija integracije motora u žive sustave ima puno potencijala’, komentira Nathalie Katsonis sa Sveučilišta u Groningenu u Nizozemskoj. ‘To je elegantan pristup koji pokazuje neke sličnosti s biološkim strategijama u smislu da uključuje mehanički korak koji povezuje svjetlosni znak sa složenom funkcijom.’
Del Campo se nada da će pristup dovesti do boljeg razumijevanja stanične funkcije, ne samo u staničnim kulturama, već i u živim sustavima i cijelim tkivima. “Sljedeći nam je cilj spojiti motor sa senzorom sile kako bismo kvantificirali opsege sila u kojima stanice međusobno razgovaraju”, navodi.
Autor//Izvor//Piše: James Urquhart//ChemistryWorld//Iva Slavica Ilić
