Uno strumento rivela, con una precisione senza precedenti, quello che succede all’interno delle cellule.
di Faye Flam
Questo video mostra l’attività coordinata fra le proteine di actina (color magenta) e miosina (color verde), coinvolte nelle contrazioni muscolari. Lavorando assieme, queste proteine formano una rete di filamenti che crea le forze necessarie al movimento delle cellule.
Sulla superficie di una cellula vivente, in qualunque momento, centinaia di minuscole bolle compaiono per incorporare proteine, ormoni, grassi e gli eventuali batteri o virus. Fino ad ora, però, i dettagli di questa attività venivano solo dedotti perché non era realmente possibile assistervi. Non si trattava solamente di una questione di dimensioni ma anche di ritmi veloci – cambiamenti importanti avvengono in frazioni di secondo.
Due anni fa, il biologo cellulare di Harvard Thomas Kirchhausen seguì una presentazione che lo avrebbe convinto della possibilità di riprendere queste attività a livello molecolare. L’oratore era Eric Betzig del Janelia Research Center, in Virginia. Pochi mesi dopo, Betzig avrebbe condiviso il Premio Nobel 2014 per la chimica grazie agli sviluppi nella microscopia ad alta risoluzione, ma la presentazione che aveva affascinato Kirchhausen riguardava qualcosa di diverso – un’altra tecnica, denominata SIM (Structured Illumination Microscopy), che viene utilizzata per produrre film.
Il lavoro per il quale Betzig è stato insignito del Premio Nobel comporta l’utilizzo di molecole fluorescenti per marcare parti differenti delle cellule. Questo intervento, però, espone le cellule a una luce ben più intensa di quella alla quale sono abituate. “Questo danneggia, uccide o, nel peggiore dei casi, vaporizza le cellule”, aveva spiegato Betzig. La nuova tecnica SIM permette di superare i limiti della risoluzione temporale senza gravare esageratamente sulle cellule.
Ricorrendo a una nuova forma di SIM, Betzig e Kirchhausen, in collaborazione con altri ricercatori statunitensi e cinesi, hanno appena pubblicato su Science una serie di immagini del vivace funzionamento interno delle cellule.
“La caratteristica principale della vita è che è animata”, dice Betzig. “Non si può apprendere più di tanto da una cellula morta e immobile, a prescindere dalla qualità della risoluzione”.
https://player.vimeo.com/video/136535900 Movie 3, High NA SIM of clathrin coated pit lifetimes from HHMI NEWS on Vimeo.
Questo video mostra il processo attraverso il quale le cellule assimilano diverse tipologie di molecole. Una proteina di nome clatrina controlla la formazione di piccole bolle che fagocitano diverse sostanza che la cellula deve importare. Nella seconda parte del video, le diverse colorazioni indicano l’età delle bolle, denominate pozzi di clatrina.
https://player.vimeo.com/video/136537187 Movie 5, High NA SIM of actin / clathrin interactions from HHMI NEWS on Vimeo.
Qui, il video mostra la cellula renale di una scimmia ed evidenzia due tipologie di proteine – la clatrina, in verde, e l’actina, in rosso. I biologi cellulari non concordano sulla funzione esatta dell’actina quando le cellule assorbono proteine ed altri carichi molecolari, per cui riprese simili possono aiutare a chiarire il suo ruolo.
(MO)
