Autant de maladies, y compris les maladies neurodégénératives telles que la maladie d'Alzheimer, ont été liés au fonctionnement défectueux des protéines motrices dans les systèmes de transport cellulaire, comprendre les subtilités du fonctionnement des protéines motrices dans leurs environnements cellulaires surpeuplés natifs est essentiel pour comprendre ce qui ne va pas lorsqu'elles fonctionnent mal. Les moteurs moléculaires sont des protéines spécialisées qui se lient à une variété d'organites, appelé cargo cellulaire, et les transporter le long de filaments de microtubules (protéines structurelles communément appelées l'autoroute de la cellule). Les protéines motrices travaillent souvent en groupe, se lier à une cargaison et se rapprocher le long du chemin du filament dans la cellule.

Dans l'étude récente, l'encombrement macromoléculaire agit comme un régulier physique du transport intracellulaire, publié dans la revue Physique de la nature , chercheur principal et professeur adjoint de physique à la NYU Abu Dhabi George Shubeita et son équipe présentent les résultats selon lesquels, dans un environnement cellulaire natif, qui est encombré d'une forte concentration de macromolécules, le surpeuplement impacte significativement la vitesse des groupes de protéines motrices, mais pas de protéines motrices singulières. Les protéines motrices ont été isolées des cellules et étudiées en laboratoire, mais c'est la première fois que des cargaisons transportées par des protéines motrices sont étudiées à la fois dans leur cellule native et dans un cadre imitant l'environnement cellulaire surpeuplé.

Pour simuler la nature encombrée des cellules, de l'albumine de sérum bovin (un sérum concentré en protéines) a été appliquée sur des lames de verre, en plus des protéines motrices de la kinésine et des filaments de microtubules. Utilisant la lumière laser des pincettes optiques pour sonder le mouvement de moteurs individuels et de groupes de moteurs, il a été constaté que dans des environnements plus encombrés, les moteurs étaient plus susceptibles de tomber du filament lorsqu'ils étaient opposés. Un groupe de moteurs serait donc en retrait à chaque fois qu'un moteur singulier tombait de la voie de guidage. Même s'il est démontré que des groupes de moteurs ralentissent dans des environnements cellulaires natifs, ils sont couramment utilisés pour transporter des marchandises sur de longues distances et surmonter les obstacles auxquels ils sont confrontés dans une cellule surpeuplée en partageant la charge, ce que les moteurs singuliers ne peuvent pas faire.

« Nos travaux mettent en évidence l'équilibre qui régule le fonctionnement des moteurs pour réaliser un système de transport robuste au sein de la cellule complexe, " a déclaré Shubeita. " Le transport des cargaisons là où elles sont nécessaires dans la cellule vivante est important pour sa survie. Les moteurs moléculaires agissent comme des nano-machines qui accomplissent cette tâche avec la plus grande précision, malgré les travaux intérieurs extrêmement encombrés de la cellule. En modélisant l'environnement de la cellule, nous avons démêlé les détails du comportement des moteurs dans le corps humain, ce qui est essentiel pour comprendre ce qui ne va pas lorsque les moteurs se mettent à se comporter correctement en cas de maladie."