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Nanotecnologia

Junta universal biológica é fotografada pela primeira vez

Redação do Site Inovação Tecnológica - 11/12/2019

Junta universal biológica é fotografada pela primeira vez
Representação gráfica da célula bacteriana e do flagelo (canto superior esquerdo) e seu gancho conectando o motor e o filamento (no destaque). À direita, modelo tubular de três camadas da estrutura do gancho e modelo atômico de todo o gancho na parte superior do motor flagelar.
[Imagem: Takayuki Kato et al. - 10.1038/s41467-019-13252-9]

Junta universal

Pesquisadores japoneses capturaram a imagem mais completa já feita de um componente essencial do flagelo bacteriano, a "junta universal" usada para transmitir potência rotativa.

Isso pode ajudar a projetar nanomáquinas autopropelidas biomiméticas e nanorrobôs inspirados no sistema natural, além de novos agentes antimicrobianos direcionados a essa estrutura crítica das bactérias.

Muitas bactérias têm uma sistema de propulsão - para procurar comida e fugir dos predadores - baseado em uma "cauda" tipo chicote chamada flagelo. Esses flagelos são máquinas rotativas surpreendentemente complexas, consistindo em várias estruturas interoperatórias, que culminam no longo filamento similar a uma hélice, já fora da célula.

A energia para a rotação se origina no corpo basal dentro do citoplasma, que serve como motor molecular.

No entanto, para transferir consistentemente o torque para o filamento, com uma orientação constantemente variável, é necessário um mecanismo especial, conhecido no campo da engenharia como "junta universal".

É um dispositivo de acoplamento que conecta hastes rígidas mesmo quando seus eixos nem sempre estejam apontando na mesma direção. As bactérias desenvolveram uma parte altamente eficiente, chamada gancho, que atua como uma articulação universal minúscula, muito menor do que as que podemos fabricar.

Junta universal biológica é fotografada pela primeira vez
Mapa tridimensional de densidade e modelo atômico do gancho flagelar superenrolado - esquerda: vista lateral; direita: uma seção central.
[Imagem: Takayuki Kato et al. - 10.1038/s41467-019-13252-9]

Dois prêmios Nobel

Takayuki Kato e seus colegas da Universidade de Osaka usaram técnicas aprimoradas de criomicroscopia eletrônica para obter pela primeira vez uma imagem precisa dessa estrutura tubular superenrolada do flagelo, considerada extremamente difícil de analisar.

A imagem tem uma resolução de 3,6 Å, o que permitiu a construção de modelos atômicos da junta universal biológica, abrindo caminho para a fabricação de versões sintéticas do mecanismo.

Para se ter um ideia do quanto esse campo de pesquisas é promissor, o microscópio crioeletrônico recebeu o Nobel de Química de 2017, logo depois que as máquinas moleculares ganharam seu Nobel, em 2016.

Bibliografia:

Artigo: Structure of the native supercoiled flagellar hook as a universal joint
Autores: Takayuki Kato, Fumiaki Makino, Tomoko Miyata, Péter Horváth, Keiichi Namba
Revista: Nature Communications
Vol.: 10, Article number: 5295
DOI: 10.1038/s41467-019-13252-9

Artigo: Structure of the native supercoiled flagellar hook as a universal joint
Autores: Takayuki Kato, Fumiaki Makino, Tomoko Miyata, Péter Horváth, Keiichi Namba
Revista: Nature Communications
Vol.: 10, Article number: 5295
DOI: 10.1038/s41467-019-13252-9






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