¡Me encanta esta pregunta! Muestra que tiene una gran cantidad de información natural sobre cuán compleja puede ser la biofísica de una célula.
La otra respuesta responde muy bien a tus preguntas, así que no elaboraré mucho allí. Sin embargo, uno de los miembros de mi comité de doctorado, Adrian Elcock, es un asombroso científico que usa simulaciones moleculares para modelar lo que está sucediendo dentro de la célula, para responder preguntas exactamente como esta. La biofísica molecular dentro de la célula es un tema candente de investigación, y simplemente todavía no tenemos muchas respuestas. La mayoría de esto es de muy pequeña escala, ya sea en tamaño o tiempo, para medir con métodos bioquímicos o de biología molecular normales. Entonces gente como Adrian escribe programas de computadora para establecer modelos computacionales de sistemas de proteínas dentro de la célula. Algunas veces incluyen el solvente en el modelo, a veces no. (Siempre quisieran incluir el solvente, pero generalmente están limitados por la potencia de sus computadoras, ya que todas esas moléculas de agua requieren una mayor capacidad de procesamiento). El laboratorio de Adrian utiliza datos científicos reales y empíricos para determinar las reglas que restringen sus simulaciones Se programan en modelos de proteínas basadas en estructuras cristalinas, obligan a las proteínas a seguir las características biofísicas conocidas (como los comportamientos de carga de aminoácidos adecuados, etc.) y las dejan funcionar. A continuación, pueden responder preguntas científicas basadas en lo que hacen sus simulaciones. Todo el asunto es muy complicado y elaborado, pero es de esperar que entiendas la idea.
La parte emocionante es el resultado. En 2009, Adrian modeló el aspecto del interior del citoplasma de una bacteria de E. coli , y hay mucho menos espacio libre y agua de lo que cabría esperar. ¡El citoplasma está abarrotado! Mira su simulación del periódico. [1]
Cómo se llega a todo lo que necesita ir no se entiende completamente. Sé que en los últimos años Adrian estaba estudiando la traducción de proteínas a modo de modelo, pero no estoy seguro de dónde terminó eso o si alguna vez se publicó. También estaba modelando la cromatina y algunas otras cosas interesantes. Giré con él durante mi primer año como estudiante de posgrado, y para mi proyecto modelé cómo las proteínas que se unen al ADN se deslizan a lo largo del ADN hasta que encuentran su sitio de unión apropiado. Usan el ADN como las vías del tren, una guía para ayudarles a encontrar dónde se supone que deben ir. Luego, cuando encuentran lo que están buscando en el ADN, se unen. En lugar de que la proteína tenga que mirar en tres dimensiones, solo tiene que verse en dos, lo que hace que el proceso sea mucho más eficiente. Sospecho que muchas proteínas hacen algo similar dentro de la célula, pero con otras guías. Algunos pueden unir actina o microtúbulos, por ejemplo. El proceso se llama difusión facilitada, y se sabe que ocurre. Aún no sabemos todos los detalles.
Notas a pie de página
[1] Difusión, apiñamiento y estabilidad de proteínas en un modelo molecular dinámico del citoplasma bacteriano
