Modelarea mecanico- chimică a transportului intracelular cu aplicaţii în proiectarea dispozitivelor cu rigiditate variabilă

Abstract

Modelarea transpotului intracelular realizat de către sistemul kinezină-microtubuli are importante aplicații atât în domeniul ingineriei cât și cel al nanomedicinei. Acest sistem constituie elementul cheie în realizarea transportului intracelular direcționat al diverselor încărcări la nivelul celulelor polarizate: neuroni și celule epiteliale. Transportul intracelular este procesul prin care motoarele moleculare se deplasează de-a lungul filamentelor de citoscheletal pentru a facilita deplasarea în salturi într-un mod dependent de hidroliza ATP-ului [Alberts et al., 2008], [Hirokawa et al., 2008]. Direcționalitatea transportului intracelular realizat de către sistemul kinezină-microtubuli este determinată de către interacțiile dintre motorul proteic și microtubuli. În general, motoarele moleculare de tip kinezină se deplasează spre capătul plus al microtubulilor, ceea ce determină transportul sarcinilor celulare (organite, vezicule) de la centrul celulei spre periferia acesteia. Acest tip de transport este cunoscut sub numele de transportanterograd [Hirokawa et al., 2008]. Necesitatea unei modelări mecano-chimice a transportului intracelular realizat de către sistemul kinezină-microtubuli se dovedește a fi esențială în înțelegerea mecanismului de funcționare al acestui sistem, ale cărui particularități pot fi preluate pentru a proiecta diverse nanodispozitive, cum ar fi nanopompele, nanoarcurile și biosenzorii.