Ricercatori giapponesi hanno scoperto come minuscoli “motori” all’interno dei batteri mantengano l’equilibrio biologico.
di Lisa Ovi
Gli esseri umani, un giorno, potrebbero produrre energia elettrica come le anguille elettriche, secondo un gruppo di ricerca giapponese dei National Institutes of Natural Sciences, diretto da Ryota Iino, autore e ricercatore
I ricercatori hanno studiato un motore rotazionale chiamato V1 parte di una pompa che muove gli ioni di sodio attraverso la membrana nei processi cellulari sani. I risultati della ricerca sono stati pubblicati su Journal of Biological Chemistry.
L’efficienza energetica del motore molecolare rotatorio è molto più elevata di quella di qualunque motore creato dall’uomo. La conversione di energia tramite motore molecolare rotatorio è reversibile. La completa comprensione del meccanismo potrebbe portare a grandi innovazioni nella creazione di motori altamente efficienti di fabbricazione umana.
I ricercatori hanno studiato il meccanismo per mezzo di una sonda alle nanoparticelle d’oro che ha permesso l’osservazione diretta di una singola molecola purificata dai batteri, l’Enterococcus Hirae, responsabile di casi di sepsi nell’uomo. Seguendo una singola molecola ad una risoluzione così elevata, i ricercatori hanno potuto osservare il suo comportamento e determinare come il motore ruoti per sezioni diverse in reazione a diversi input. Come una comunque pompa da pozzo, che solleva l’acqua contro la forza di gravità, la pompa molecolare ha bisogno di energia per spingere gli ioni a muoversi in opposizione al gradiente della membrana batterica.
I ricercatori hanno prima studiato come l’energia chimica venga convertita nella rotazione meccanica del motore V1, scoprendo che, mentre le strutture tridimensionali del V1 e dei relativi motori rotanti sono simili, i loro meccanismi di associazione chimico e meccanico sono molto diversi. Se ne deduce che le funzioni cellulari dettano l’evoluzione di diversi meccanismi funzionali.
Nel loro studio, i ricercatori hanno presentato come il motore V1 collabori con un altro motore rotativo chiamato Vo per pompare attivamente ioni di sodio attraverso la membrana cellulare. In altre parole, il complesso motorio utilizza energia chimica dalla cellula per ruotare meccanicamente e convertire l’energia in potenziale elettrochimico, proprio come un essere umano utilizza l’energia acquisita dal cibo per mettere in moto la ruota di un pozzo, producendo così l’energia generata del flusso d’acqua.
Il prossimo passo sarà comprendere come funziona il meccanismo di conversione dell’energia del complesso motorio. I ricercatori credono che un meccanismo simile al complesso motorio da loro studiato permetta alle anguille elettriche di generare energia elettrica dall’energia chimica. Comprendere questo meccanismo potrebbe portare allo sviluppo di una batteria in grado di convertire l’energia di un’anguilla elettrica artificiale o persino di un essere umano.
(lo)
