Des milliards de cellules, toutes de formes et de tailles différentes, forment la structure d'un corps humain. Autour de chaque cellule se trouve une membrane, agissant conjointement comme hôtesse et sécurité – accueillir certaines informations dans la cellule tout en veillant à ce que ses composants ne se répandent pas dans le vide du corps. On en sait beaucoup sur le fonctionnement des pièces individuelles d'une cellule, mais une compréhension significative de la façon dont les protéines interagissent avec la membrane cellulaire est restée un mystère jusqu'à présent, suite à une étude récente à l'Université du Missouri.

« Quand vous pensez aux composants fondamentaux des systèmes vivants, les protéines sont parmi les plus importantes, là-haut avec des acides nucléiques, " dit Gavin King, professeur agrégé de physique au Collège des Arts et des Sciences de MU, et professeur agrégé de biochimie. "Les protéines exécutent plus d'activité dans la cellule par rapport à l'ADN."

Les protéines sont les chevaux de bataille d'une cellule. Environ 30 pour cent des protéines dans une cellule donnée interagissent fréquemment avec les membranes ou résident à l'intérieur des membranes afin de faciliter et de réguler le flux d'informations et de matériaux à l'intérieur et à l'extérieur des cellules. En utilisant des expériences de microscopie à force atomique de haute précision, L'équipe de King a mesuré la force requise pour que les protéines se libèrent de la membrane.

« Imaginez que vous allez à la pêche, et ta canne à pêche est un microscope à force, " dit King. " Au bout de notre canne à pêche, nous avons attaché un leurre, ou dans ce cas une protéine très courte. De manière très prudente et contrôlée, on abaisse la canne à pêche au voisinage d'une membrane. D'une manière que nous ne pouvons pas contrôler ou observer directement, le leurre est fréquemment mordu par le poisson, qui dans ce cas est la membrane. Quand le poisson mord, nous pouvons retirer le leurre et nous pouvons demander combien de force il faut pour faire sortir le leurre de la bouche du poisson. Ce qui nous a surpris, c'est que si vous faites la même expérience à plusieurs reprises, vous obtenez des résultats différents. Nous avions du mal à trouver un modèle qui pourrait s'adapter à cette complexité. »

Pour répondre à cette question, Ioan Kosztin, professeur de physique au Collège des Arts et des Sciences de MU, s'est associé à King et a développé un modèle théorique qui montre qu'il existe plusieurs manières pour une protéine de se libérer de la membrane impliquant plusieurs voies différentes. Ils ont découvert que l'interaction protéine-membrane peut présenter un comportement de "catch-bond".

"Le comportement du catch-bond est similaire à un piège à doigt chinois, où contre-intuitivement, le plus fort tire sur le piège, plus le piège se retire, " a déclaré Kosztin. "Bien qu'un comportement similaire ait déjà été décrit au niveau cellulaire, A notre connaissance, c'est le premier rapport sur les interactions protéine-membrane."

Les chercheurs espèrent que cette découverte fournira une base pour de futures études sur les voies de signalisation dans les cellules et sur la façon dont les médicaments font varier les fonctions cellulaires.

L'étude, « Plusieurs voies stochastiques dans le détachement forcé de la membrane peptide-lipide » a été publié dans Rapports scientifiques .