Il nucleo cellulare è considerato il centro di controllo dei processi cellulari vitali, ma le sue proprietà materiali continuano a lasciare perplessi gli scienziati. Un gruppo di ricerca internazionale guidato da MedUni Vienna ha ora sviluppato una nuova tecnica che fornisce una visione precedentemente irraggiungibile delle proprietà meccaniche all’interno di questo centro di controllo. Per la prima volta è stato possibile visualizzare nel tempo le sue peculiari caratteristiche strutturali dinamiche nelle cellule viventi, che sembrano essere cruciali per la funzione cellulare. I risultati dello studio, recentemente pubblicati sulla prestigiosa rivista Fotonica della naturapuò contribuire a una migliore comprensione dei processi fondamentali della vita.
I ricercatori sono da tempo interessati alle proprietà meccaniche del nucleo cellulare. È noto che questi devono essere ben regolati affinché la cellula funzioni correttamente e che possono modificarsi nel corso di diverse malattie. È noto anche che il nucleo cellulare può comportarsi sia come liquido che come solido, ma non è chiaro come queste proprietà possano portare a processi vitali come la riorganizzazione all’interno del nucleo durante la divisione cellulare o la rapida ed efficacissima sincronizzazione dei processi in diverse zone del nucleo.
Struttura altamente dinamica visualizzata
Il gruppo di ricerca guidato da Kareem Elsayad del Centro di anatomia e biologia cellulare della MedUni Vienna (parte del Medical Imaging Cluster della MedUni Vienna) è ora più vicino a rispondere a domande come queste. Gli scienziati hanno sviluppato una tecnica con cui è possibile visualizzare nel tempo le complesse caratteristiche meccaniche del nucleo cellulare nelle cellule viventi. Il metodo si basa su un processo chiamato “Brillouin Light Scattering”, che misura la diffusione della luce proveniente dalle vibrazioni termiche costantemente presenti in un campione. Lo spettro della luce diffusa può essere utilizzato per calcolare l’elasticità e la viscosità di un campione nella direzione in cui viene diffusa la luce. Misurandolo da tutti gli angoli contemporaneamente, gli scienziati sono stati in grado di creare mappe spaziali del nucleo cellulare che rivelano come la sua struttura meccanica cambia nel tempo. Hanno scoperto che non solo è altamente dinamico ma possiede anche un peculiare ordine a lungo raggio che potrebbe essere responsabile della sincronizzazione dei processi nel nucleo.
Comprendere lo sviluppo delle malattie
“Ciò che possiamo visualizzare con la nostra tecnologia è affascinante e in un certo senso rivoluzionario”, afferma il leader dello studio Kareem Elsayad. “Le proprietà insolite che osserviamo ci danno un’idea di come il nucleo cellulare sia in grado di sincronizzare i processi vitali in modo così rapido ed efficiente, e in modo così diretto, nonostante di solito sembri solo una zuppa calda e disordinata.” I risultati potrebbero anche contribuire a una migliore comprensione fisica delle anomalie patologiche associate ai cambiamenti nei processi nucleari. Si prevede che gli studi futuri che utilizzeranno la nuova tecnologia si baseranno su questi risultati, ad esempio, per chiarire i principali attori molecolari e i fattori ambientali che sono alla base delle curiose proprietà meccaniche e strutturali dei nuclei cellulari.
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