Uma célula pode formar subitamente uma grande bolsa arredondada em sua superfície, como se sua membrana inchasse localmente. Pesquisadores do RIKEN reproduziram esse comportamento em células artificiais muito simplificadas. O experimento permite observar quais mecanismos físicos são suficientes para provocar essa mudança de forma, sem as muitas reações que ocorrem simultaneamente em uma célula viva.
Essa bolsa recebe o nome de « bleb ». Ela aparece quando a membrana se desprende localmente da camada que a sustenta e a pressão interna a empurra para fora. As células vivas utilizam esse tipo de deformação, especialmente quando se deslocam ou mudam de forma.
Imagens confocais em time-lapse de um lipossomo mostrando a formação e a expansão de uma vesícula
Estudar o fenômeno diretamente em uma célula apresenta um problema: muitos componentes atuam ao mesmo tempo. Por isso, os pesquisadores construíram um modelo reduzido. Sua célula artificial é essencialmente uma vesícula, ou seja, uma pequena bolsa envolta por uma membrana comparável, em princípio, à que delimita uma célula.
O resultado é visível: uma grande protrusão pode se formar nessa vesícula.
Para provocar essa transformação, a equipe recriou internamente uma camada mecânica associada à membrana. Em uma célula real, essa função é desempenhada principalmente pelo citoesqueleto, uma rede de filamentos que contribui para manter e modificar sua forma. O modelo permite controlar separadamente as forças exercidas sobre essa estrutura e sobre a membrana.
Quando o equilíbrio entre esses elementos muda, uma parte da membrana pode se desprender de seu suporte interno. A pressão contida na vesícula então empurra essa região para fora. A bolsa cresce e concentra parte da membrana disponível. O fenômeno mostra que uma transformação espetacular não exige necessariamente uma longa cadeia de reações biológicas.
Essa simplificação ajuda a separar as possíveis causas. Em uma célula viva, proteínas, membrana, pressão interna e citoesqueleto interagem continuamente. Aqui, os parâmetros podem ser modificados de forma mais direta. Assim, os cientistas podem determinar quais propriedades físicas favorecem o surgimento de uma protrusão e quais limitam seu crescimento.
O interesse vai além da forma externa de uma célula. As deformações da membrana participam da migração celular, da divisão e de vários outros comportamentos. Compreender sua origem exige distinguir o que resulta de reações bioquímicas daquilo que pode simplesmente emergir das forças exercidas sobre uma estrutura flexível.
O modelo continua sendo deliberadamente muito mais simples do que uma célula real. Ele não reproduz todos os seus componentes nem o conjunto de seus mecanismos de regulação. Essa limitação também é seu interesse experimental: os próximos experimentos poderão adicionar gradualmente alguns elementos biológicos e medir como cada um modifica o surgimento, o tamanho e a duração dessas grandes bolsas de membrana.