Spingere, tirare o far vorticare: I tanti movimenti delle cilia

Le cilia sono minuscole strutture simili a capelli presenti nelle cellule di tutto il nostro corpo che, quando funzionano correttamente, battono ritmicamente per svolgere una serie di funzioni, tra cui la circolazione del liquido cerebrospinale nel cervello e il trasporto degli ovuli nelle tube di Falloppio.

Le cilia difettose possono portare a disturbi come il situs inversus, una condizione in cui gli organi di una persona si sviluppano sul lato opposto a quello in cui si trovano di solito.

I ricercatori conoscono molti dei ruoli delle cilia, ma non sanno esattamente come battono. Questa conoscenza rappresenterebbe un passo avanti verso una migliore comprensione e, in ultima analisi, verso la possibilità di trattare le malattie legate alle cilia.

Un gruppo di ricercatori della McKelvey School of Engineering della Washington University di St. Louis, guidati da Louis Woodhams, docente senior, e Philip V. Bayly, Lee Hunter Distinguished Professor e presidente del Dipartimento di Ingegneria Meccanica e Scienza dei Materiali, ha sviluppato un modello matematico del cilium in cui il battito deriva da un’instabilità meccanica dovuta a forze costanti generate dalla proteina motore del cilium, la dineina.

I risultati della ricerca sono apparsi sulla copertina del numero di agosto del Journal of the Royal Society Interface.

Il laboratorio di Bayly ha lavorato con le cilia come modello per studiare le vibrazioni, il moto ondoso e l’instabilità nei sistemi meccanici e biomedici. Come intricate nanomacchine a sé stanti, le cilia potrebbero ispirare macchine a propulsione simile in grado di svolgere compiti utili su scale minime, forse anche per il rilevamento chimico o la somministrazione di farmaci nel corpo umano.

Il nuovo modello consentirà al team di esplorare cosa accade quando la proteina motrice esercita forze diverse o quando le strutture interne sono più o meno rigide, come risultato di fattori genetici o ambientali.

Fonte della storia:

Materiali forniti dalla Washington University di St. Louis. L’originale è stato scritto da Beth Miller. Nota: il contenuto può essere modificato per motivi di stile e lunghezza.