Uma colaboração internacional revelou a existência de um fenômeno inesperado, batizado de dialitaxia, em organelas artificiais sem membrana. Segundo esses trabalhos publicados na Nature Communications, esse efeito poderia desempenhar um papel na organização dos compartimentos celulares e ser explorado na bioengenharia.
(em cima) as gotículas passivas são atraídas por solutos estabilizadores de mistura e repelidas por solutos estabilizadores de gotículas. Gradientes opostos podem levar à ausência de movimento líquido.
(embaixo) as gotículas que produzem solutos estabilizadores de mistura (resp. estabilizadores de gotículas) nadam para (resp. afastam-se) umas das outras. Gotículas que produzem solutos concorrentes podem perseguir-se.
Dentro das células, encontram-se compartimentos bem definidos que regulam a atividade bioquímica. Alguns, como o núcleo, possuem uma membrana, enquanto outros são delimitados apenas por uma interface líquido-líquido que se mantém, apesar das muitas reações químicas ao redor.
Se as propriedades de uma interface líquida variarem ao longo dela, como ao adicionar localmente um produto tensoativo como o sabão, aparecem fluxos espontâneos que deslocam a matéria: é o chamado efeito Marangoni. Ele ocorre, por exemplo, nas lágrimas do vinho, aqueles sulcos líquidos que se formam acima do vinho quando agitamos o copo. Nesse caso, o álcool, cuja quantidade varia ao longo da interface, desempenha o papel de sabão.
No entanto, a grande maioria dos compartimentos sem membrana das células não sintetiza nem sabão nem álcool, e o efeito Marangoni não deveria ocorrer ali. Pesquisadores do Laboratório de Hidrodinâmica (LadHyX, CNRS/École Polytechnique), da Escola Politécnica Federal de Zurique (ETHZ, Suíça) e da universidade Cornell (Estados Unidos) descobriram, no entanto, que o efeito Marangoni pode de fato ocorrer ali, de acordo com um princípio mais genérico do que o previsto.
A equipe estudava as reações químicas dentro de um sistema artificial de gotas de proteínas carregadas com enzimas, que imitam os compartimentos sem membrana das células. Os cientistas analisavam o caso da reação de degradação da ureia em amônia e dióxido de carbono, quando observaram as gotas de proteínas começarem a nadar e a se atrair mutuamente. Um comportamento que corresponde ao efeito Marangoni. As moléculas produzidas pela degradação da ureia, embora muito distantes do sabão ou do álcool, perturbam a estabilidade da interface líquido-líquido entre a gota e a solução.
Ao testar diferentes moléculas, os pesquisadores perceberam que as gotas de proteínas então se dirigem coletivamente para zonas concentradas em moléculas que as dissolvem. Esse fenômeno, que os co-autores chamaram de dialitaxia, poderia participar do transporte dos compartimentos sem membrana dentro das células.
Esse princípio poderia, no futuro, servir para a concepção de "gotículas robôs" que detectassem variações na composição química de seu entorno, se deslocassem em consequência, e então se transformassem em microrreatores químicos no local desejado.
Referências:
Phase-separated droplets swim to their dissolution.
Etienne Jambon-Puillet, Andrea Testa, Charlotta Lorenz, Robert W. Style, Aleksander A. Rebane & Eric R. Dufresne.
Nature Communications volume 15, artigo número: 3919 (2024).
https://doi.org/10.1038/s41467-024-47889-y
Artigo consultável na base de arquivos abertos HAL