Unas pinzas ¨®pticas desvelan las fuerzas de torsi¨®n en las mol¨¦culas de la vida

Si bien medir el par motor de un coche, la fuerza que ejerce un motor en las ruedas, es relativamente sencillo, no lo es tanto medir el par motor de cosas tan peque?as como las mol¨¦culas que hacen que la c¨¦lula se divida o los flagelos, ¨®rganos de locomoci¨®n de las bacterias. Giovanni Volpe y Dmitri Petrov, investigadores del Instituto de Ciencias Fot¨®nicas (ICFO), han ideado una nueva t¨¦cnica para detectar momentos de torsi¨®n a escala molecular, trabajo que se ha publicado en la revista Physical Review Letters.

Aunque la mayor¨ªa de las mol¨¦culas de la vida, como las prote¨ªnas que procesan el ADN, hacen movimientos giratorios, hasta ahora los cient¨ªficos s¨®lo hab¨ªan conseguido medir el movimiento din¨¢mico de torsi¨®n en muy pocas ocasiones. El problema es que estas mol¨¦culas est¨¢n bajo el efecto de la sacudida aleatoria de las mol¨¦culas de agua, que las hacen moverse al azar -el llamado movimiento browniano- y que, a menudo, dificulta la detecci¨®n de la rotaci¨®n. Para superar esta dificultad, la nueva t¨¦cnica de los investigadores Volpe y Petrov que permite medir el momento din¨¢mico de torsi¨®n utiliza m¨¦todos estad¨ªsticos similares a los que se usan para la medici¨®n de la fuerza lineal. Comparado con otras mediciones, este m¨¦todo consigue una sensibilidad del momento de torsi¨®n 10 veces mayor que la que se hab¨ªa logrado medir hasta el momento, asegura Volpe.

Los cient¨ªficos usan el equivalente al rayo de 'Star Trek', que mueve cosas por el espacio

?Qu¨¦ han hecho? Utilizar el equivalente al rayo transportador de la serie de ficci¨®n Star Trek, que mueve cosas por el espacio sin tocarlas, pero a nivel microsc¨®pico. La nueva t¨¦cnica se basa en el empleo de pinzas ¨®pticas; es decir, un haz de luz de un l¨¢ser, para atrapar una part¨ªcula en un punto determinado. Las pinzas ¨®pticas son un dispositivo medidor de fuerza y un manipulador, que permite mover en el espacio una muestra y aplicarle fuerza. Si se ejerce una fuerza sobre esta part¨ªcula, ¨¦sta hace que se mueva ligeramente. Anteriormente, ya hab¨ªa la posibilidad de medir la fuerza, a partir del movimiento de la part¨ªcula dentro de la trampa ¨®ptica, y se hac¨ªa contando las rotaciones por minuto mediante grabaciones de v¨ªdeo. En la investigaci¨®n de Volpe y Petrov, el momento de torsi¨®n que se produce sobre la part¨ªcula hace que ¨¦sta no se mueva desde el centro, sino que se pone a girar en el centro y no hay ning¨²n instrumento para medirlo. Con este nuevo m¨¦todo, se consigue medir tanto la fuerza que se hace sobre la part¨ªcula como el momento de torsi¨®n.

A diferencia de la vida ordinaria, donde medir esta rotaci¨®n ser¨ªa muy sencillo, cuando se tiene que hacer a nivel molecular, la medida se complica porque no s¨®lo hay este movimiento rotatorio, sino que tambi¨¦n interviene el efecto browniano, que mueve la part¨ªcula en todas direcciones al azar. La t¨¦cnica desarrollada por los investigadores del ICFO representa un importante paso adelante en este campo de investigaci¨®n, ya que permite reconstruir el movimiento rotatorio de la mol¨¦cula, utilizando en el an¨¢lisis de los datos el movimiento browniano.

?Qu¨¦ aplicaciones puede tener el m¨¦todo propuesto por el ICFO? "Esta nueva t¨¦cnica es un instrumento que puede servir para cualquier aplicaci¨®n en el micromundo. En estudios biomoleculares del ¨¢mbito de la biof¨ªsica, por ejemplo, cuando un virus infecta una c¨¦lula. En este proceso intervienen fuerzas y movimientos rotacionales y es interesante conocer los momentos de torsi¨®n que se producen porque, a lo mejor, se podr¨ªa encontrar una situaci¨®n en la que el virus reduzca la fuerza de inyecci¨®n y evitar la infecci¨®n", explica Volpe. Philip Nelson (Universidad de Pensilvania) comenta en la revista que es un trabajo emocionante porque las t¨¦cnicas de visi¨®n que miden el esfuerzo de torsi¨®n actualmente no son lo bastante sensibles: "Ahora tenemos que verlo a trav¨¦s de los ojos de la estad¨ªstica".