Les protéines des membranes lipidiques sont l'un des éléments constitutifs fondamentaux de la fonctionnalité biologique. Les chercheurs de Lawrence Livermore ont trouvé comment imiter leur rôle en utilisant des porines de nanotubes de carbone.

En utilisant la haute vitesse, microscopie à force atomique (HS-AFM), l'équipe a montré qu'un nouveau type de canal biomimétique - les porines de nanotubes de carbone (CNTP) - est également mobile latéralement dans les membranes lipidiques supportées, reflétant le comportement des protéines biologiques.

La recherche ouvre la porte à l'utilisation des CNTP comme modèles pour étudier la physique des protéines membranaires, ainsi que des composants polyvalents et mobiles pour les cellules artificielles et les systèmes hybrides qui combinent des cellules biologiques et des composants artificiels.

Les membranes lipidiques représentent l'un des composants fondamentaux de l'architecture de la vie car elles fournissent une matrice polyvalente pour une variété de protéines membranaires qui peuvent effectuer diverses tâches, notamment la reconnaissance moléculaire et la transduction de signaux, transport des métabolites et remodelage membranaire.

La nature fluide en 2D de la membrane lipidique lui permet non seulement de s'adapter à une variété de formes, mais permet également aux protéines membranaires de diffuser dans ce plan 2-D, permettant de nombreux processus biologiques importants.

"Pour comprendre la physique fondamentale du mouvement des protéines dans la membrane lipidique, nous avions besoin d'une approche qui combinerait des modèles de protéines membranaires simples et robustes avec des approches d'imagerie et de suivi capables de suivre le mouvement membranaire sur les échelles de longueur et de temps pertinentes, " dit Yuliang Zhang, chercheur postdoctoral au LLNL et auteur principal d'un article dans la revue, Transactions philosophiques de la Royal Society B .

L'équipe a créé des équivalents de pores de membrane artificielle simples et polyvalents, les CNTP, qui sont constitués de courts segments de nanotubes de carbone à paroi unique qui peuvent s'auto-insérer dans la membrane lipidique et former un pore transmembranaire. Ces objets très simples présentent une richesse de comportements similaires aux pores des protéines membranaires :ils peuvent transporter de l'eau, ions et protons à travers la membrane.

« Nous avons découvert que les CNTPS étaient capables de reproduire une autre propriété clé des protéines membranaires :leur capacité à diffuser dans la membrane lipidique, " a déclaré Alex Noy, Scientifique du LLNL et chercheur principal du projet CNTP. "L'imagerie AFM à grande vitesse peut capturer la dynamique en temps réel du mouvement CNTP dans la membrane bicouche lipidique prise en charge."

Zhang a déclaré que l'étude démontre que les similitudes entre les CNTP et les pores des membranes biologiques incluent non seulement des propriétés de transport similaires, mais aussi la capacité de se déplacer latéralement dans la membrane.

Parmi les autres chercheurs du LLNL figurent Ramya Tunuguntla et Pyung-On Choi. La recherche apparaît dans l'édition du 20 juin de Transactions philosophiques de la Royal Society B .