Zoals veel ziekten, waaronder neurodegeneratieve ziekten zoals de ziekte van Alzheimer, zijn in verband gebracht met de gebrekkige werking van motoreiwitten in celtransportsystemen, het begrijpen van de fijne kneepjes van hoe motoreiwitten werken in hun oorspronkelijke overvolle celomgevingen is essentieel om te begrijpen wat er mis gaat als ze niet goed functioneren. Moleculaire motoren zijn gespecialiseerde eiwitten die binden aan verschillende organellen, cellading genoemd, en transporteren ze langs microtubuli-filamenten (structurele eiwitten die gewoonlijk de snelweg van de cel worden genoemd). Motoreiwitten werken vaak in groepen, binden aan één lading en kruipen samen langs het pad van het filament in de cel.

In de recente studie fungeert Macromoleculaire crowding als een fysieke regulatie van intracellulair transport, gepubliceerd in het tijdschrift Natuurfysica , hoofdonderzoeker en universitair docent natuurkunde aan de NYU Abu Dhabi George Shubeita en zijn team presenteren de bevindingen dat in een natuurlijke celomgeving, die vol zit met een hoge concentratie aan macromoleculen, de crowding heeft een aanzienlijke invloed op de snelheid van groepen motoreiwitten, maar geen enkelvoudige motoreiwitten. Motoreiwitten zijn geïsoleerd uit cellen en bestudeerd in een laboratoriumomgeving, maar dit is de eerste keer dat door motoreiwitten vervoerde vracht is bestudeerd, zowel in hun oorspronkelijke cel als in een omgeving die de overvolle cellulaire omgeving imiteert.

Om de overvolle aard van cellen te simuleren, runderserumalbumine (een serum geconcentreerd met eiwitten) werd aangebracht op objectglaasjes, naast de kinesine-motoreiwitten en microtubuli-filamenten. Gebruikmakend van het laserlicht van een optisch pincet om de beweging van enkele motoren en groepen motoren te onderzoeken, bleek dat in drukkere omgevingen, motoren hadden meer kans om van de gloeidraad te vallen als ze tegengesteld waren. Een groep motoren zou daarom elke keer dat een enkelvoudige motor van de geleiding viel, achteruit gaan. Hoewel is aangetoond dat groepen motoren vertragen in native celomgevingen, ze worden vaak gebruikt om vracht over lange afstanden te vervoeren en hindernissen te overwinnen waarmee ze in een overvolle cel worden geconfronteerd door de vracht te delen, wat enkelvoudige motoren niet kunnen.

"Ons werk benadrukt de balans die de functie van motoren regelt om een ​​robuust transportsysteem binnen de complexe cel te bereiken, " zei Shubeita. "Het vervoeren van ladingen naar waar ze nodig zijn in de levende cel is belangrijk voor het voortbestaan ​​ervan. Moleculaire motoren fungeren als nanomachines die deze taak met uiterste precisie uitvoeren, ondanks de extreem drukke innerlijke werken van de cel. Door de omgeving van de cel te modelleren, we hebben de details over het gedrag van motoren in het menselijk lichaam ontrafeld, wat essentieel is om te begrijpen wat er mis gaat als motoren zich gaan gedragen bij ziekte."