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Cuando pensamos, cuando comemos, cuando domimos… simplemente cuando vivimos, en nuestro interior se están transformando nuestras células permanentemente como parte de su metabolismo. Algunos de estos cambios se llevan a cabo gracias a la existencia del transporte celular, que es fundamental en todo ser vivo. En plantas, animales y hongos el transporte intracelular requiere de la presencia de los llamados motores moleculares o proteínas motoras.

Uno de esos motores moleculares son las cinesinas (o kinesina, que viene del griego kinetos: móvil). Las cinesinas son proteínas que transforman la energía química en trabajo mecánico que se usa para transportar diversos cargamentos de un punto a otro dentro de la célula. En el humano este tipo de transporte es de importancia capital: si falla podrían surgir enfermedades tales como las atrofias musculares o el daño neurodegenerativo, entre otras. La importancia de las cinesinas las ha convertido en objeto de estudio de muchos investigadores.

Braulio Gutiérrez Medina es uno de ellos. Él trabaja en el Instituto Potosino de Investigación Científica y Tecnológica (IPICYT) y, ahí, utiliza un método muy particular para estudiar a estos motores moleculares. La descripción de este método la ofreció en el Coloquio de Posgrado del IFUNAM el 27 de septiembre del este año con su ponencia titulada: “La célula bajo la óptica de la ciencia física”.

“El objetivo de nuestro trabajo es comprender cómo operan ciertos procesos celulares a escala molecular. Uno de estos procesos es el transporte intracelular que efectúa una máquina molecular llamada cinesina”, explica el investigador.

Por medio de una pinza óptica (técnica en la que, por medio de un haz láser, se pueden atrapar cuerpos muy pequeños, como bacterias, por ejemplo), Braulio Gutiérrez y sus estudiantes retan el movimiento de las cinesinas individuales en presencia de moléculas de ATP (la base nitrogenada que es la principal fuente de energía en las funciones celulares). Con ello, dice, “jugamos con la cinesina para ver quién es más fuerte, si ella o la pinza”, para saber sobre la mecánica de estas máquinas de la vida.

Es bastante pertinente usar esta técnica porque las moléculas que se quieren estudiar son muy pequeñas. Una cinesina mide tan sólo unos pocos nanómetros. El uso de las pinzas ópticas facilitan el manejo del material a escalas micro y nanométricas, como es el caso de las cinesinas. “Es la herramienta ideal para poder hacer experimentos de biofísica”, dice Gutiérrez.

La pinza óptica que utilizan no es común, ya que el láser que usan es de 1,063 nanómetros (nm), está situado en el infrarrojo del espectro electromagnético; tiene una potencia de 100mW. Ambas características sirven para evitar la absorción de material biológico, ya que puede penetrar en cierta medida los cuerpos y podría calentarlos haciendo que sufran daños.

Por lo tanto la pinza óptica que configuró Gutiérrez junto con sus colegas permite no sólo manipular el material biológico, como es el caso de la cinesina, sino que además no lo daña mientras transcurre el estudio y permite que permanezca activo.

Con esta técnica observaron los movimientos de cinesinas individuales sobre unos nanotubos biológicos llamados microtúbulos, y pudieron medir la distancia que abarca en cada “paso” que da la cinesina, que fue de 8 nanómetros, y la fuerza que requiere para llevar a cabo ese movimiento, que es de -7 pico Newtons (10^-12 N).

“Es una fuerza extremadamente pequeña pero es la que necesita la célula motora para avanzar en su contexto celular”, explica el investigador.

Cuando atraparon conjuntos de cinesinas notaron que no sólo están coordinadas de tal forma que cada una interviene para lograr fuerzas mayores comparadas con la que lograría cada una por separado, sino que los motores logran avanzar distancias muchísimo mayores comparadas a lo que avanzaría una sola.

Aunque se conozcan las fuerzas, las distancias y las relaciones que hay entre ellas en los movimientos de las cinesinas, aún queda más por hacer para poder comprender bien su dinámica. Por eso las investigaciones en curso y las del futuro tienen la finalidad de estudiar los procesos in vivo, o sea: averiguar cómo ocurre el transporte de la cinesina en células vivas.

“Diversos grupos en el mundo intentan aplicar este conocimiento en el diseño de nuevos nanomotores y en proponer, entre otras ideas, alternativas de tratamiento para enfermedades neuredegenerativas, como el Alzheimer y la demencia, en donde el transporte intracelular se ve afectado”.

Si bien en el pasado se han hecho distintos estudios sobre las cinesinas yel grupo de Braulio Gutiérrez es el primero en México que se dedica a estudiar sesudamente los nanomotores biológicos de manera experimental empleando novedosas técnicas como las pinzas ópticas.