Le specie di tutto il regno animale presentano interfacce vitali tra gli strati più esterni dei loro corpi e l’ambiente. È noto che intricate strutture microscopiche, presenti sugli strati esterni della pelle umana, ad esempio, si assemblano in schemi a matrice.
Ma il modo in cui queste strutture complesse, note come matrici extracellulari apicali (aECM) vengono assemblate in architetture intrecciate in modo elaborato, è rimasto una questione sfuggente.
Ora, dopo anni di ricerca e la potenza di uno strumento tecnologicamente avanzato, gli scienziati dell’Università della California a San Diego hanno svelato le basi di tali matrici in un minuscolo nematode. Il nematode Caenorhabditis elegans è stato ampiamente studiato per decenni grazie alla sua struttura trasparente che consente ai ricercatori di sbirciare all’interno del suo corpo ed esaminarne la pelle.
Descritto nel diario Comunicazioni sulla naturaI ricercatori della Scuola di Scienze Biologiche hanno ora decifrato l’assemblaggio dei modelli aECM nei nematodi su scala nanometrica. Un potente microscopio a super risoluzione ha contribuito a rivelare modelli mai visti prima relativi alle colonne, note come montanti, che sono fondamentali per il corretto sviluppo e funzionamento degli aECM.
“I puntoni sono come piccoli pilastri che collegano i diversi strati della matrice e servono come una sorta di impalcatura”, ha detto Andrew Chisholm, professore alla School of Biological Sciences e autore senior dello studio.
Sebbene i nematodi servano da organismo modello per gli studi di laboratorio grazie ai loro corpi semplici e trasparenti, sotto la superficie presentano architetture complesse. Contengono inoltre quasi 20.000 geni, un numero non dissimile dal numero dei geni umani, e quindi forniscono lezioni sulla struttura e sulla funzione degli organismi più avanzati.
Concentrandosi sull’esoscheletro del nematode noto come cuticola, i ricercatori hanno scoperto che i difetti nei montanti provocano un rigonfiamento innaturale dello strato, o “vesciche”. All’interno dello strato della cuticola, la ricerca si è concentrata sui collageni, che sono la famiglia di proteine più abbondante nel nostro corpo e aiutano a mantenere uniti i materiali corporei.
“I montanti tengono insieme gli strati critici”, ha detto Chisholm. “Senza di loro, gli strati si separano e causano disturbi come la formazione di vesciche. Nei mutanti con vesciche non si vedono montanti.”
Gli strumenti di laboratorio convenzionali avevano precedentemente ripreso le immagini dei montanti senza dettagli, spesso risultando in macchie indefinite. Ma attraverso il laboratorio del professore assistente di scienze biologiche Andreas Ernst hanno avuto accesso a una strumentazione avanzata – nota come microscopia a super risoluzione con illuminazione strutturata 3D (3D-SIM) – che ha messo a fuoco i montanti e ha permesso di definire più facilmente le loro funzioni. I ricercatori sono stati quindi in grado di risolvere l’organizzazione su scala nanometrica dei montanti e i livelli di modellatura precedentemente non documentati nello strato della cuticola.
“Abbiamo potuto vedere esattamente dove andavano queste proteine nella matrice”, ha detto Chisholm. “Questo è potenzialmente un paradigma di come la matrice si assembla in strutture molto complesse e modelli molto intricati.”
Da un’altra testata giornalistica. news de www.sciencedaily.com
