Forskere afslører mekanisme til korte vesikelbevægelser

Forskere ved Hong Kong University of Science and Technology (HKUST) har kastet nyt lys over mekanismen for, hvordan vesikler bevæger sig korte afstande inden for bestemte dele af cellen, et område, der ikke er forstået af videnskabsmænd.

Vesikler er små cellulære beholdere, der udfører en række funktioner, herunder hjælper med at flytte materialer, såsom proteiner, lipider og andre cellulære komponenter, som en organisme har brug for for at overleve og genbruge affaldsmaterialer.

Udover at bruge molekylære motorer til langdistancetransport, skal celler også flytte vesikler over korte afstande inden for specifikke dele af cellen. Men de nøjagtige mekanismer for denne korte afstandstransport er fortsat et emne for forskning blandt videnskabsmænd.

For at løse denne udfordring har et forskerhold fra afdelingen for biovidenskab på HKUST, ledet af ph.d.-studerende Mr. Qiu Hua og RGC Postdoc-stipendiat Dr. Wu Xiandeng, med vejledning af prof. Zhang Mingjie, tidligere professor i biovidenskab ved HKUST og prof. Wu Zhenguo, professor i biovidenskab ved HKUST, fokuserede deres undersøgelse på bevægelsen af ​​synaptiske vesikler (SV'er). De opdagede, at adskillelsen af ​​specifikke proteiner forbundet med disse vesikler gør dem i stand til at bevæge sig på en kontrolleret måde mellem forskellige regioner af cellen.

Specifikt kan et stort protein kaldet Piccolo, som danner spoler, fange SV'er fra et område kaldet reservepuljen og placere dem i et andet område kaldet den aktive zone som reaktion på calciumsignaler.

De fandt også ud af, at et andet protein kaldet TFG hjælper med at flytte vesikler fra det endoplasmatiske retikulum (ER) til en anden cellulær struktur kaldet ER-Golgi-mellemrummet ved at bruge en lignende faseadskillelsesproces.

Deres resultater tyder på, at faseadskillelse kan være en almindelig måde, hvorpå celler regulerer vesiklers korte afstandsbevægelser i specifikke retninger.

Undersøgelsen, med titlen "Short-distance vesicle transport via phase separation", blev for nylig offentliggjort i tidsskriftet Cell.

I celler skal vesikler bevæge sig i specifikke retninger for at opfylde forskellige behov. For længere afstande mellem forskellige dele af cellen er de afhængige af molekylære motorer knyttet til cellens strukturelle struktur, kaldet cytoskelettet.

Men inden for mindre områder af cellen skal vesikler også bevæge sig korte afstande. For eksempel i Golgi-apparatet, som behandler og sorterer proteiner, bevæger vesikler sig hurtigt over afstande på blot et par hundrede nanometer. Tilsvarende, ved nervecelleterminaler, pendler synaptiske vesikler hurtigt fra lagersteder til frigivelsessteder over afstande på flere hundrede nanometer, præcist tidsbestemt til frigivelse af neurotransmitter.

I modsætning til langdistance vesikeltransport, vides meget lidt om, hvordan lokale retningsbestemte vesikelbevægelser opnås i celler, bortset fra at de vides ikke at involvere molekylære motorer.

Det er afgørende, at denne undersøgelse identificerer nogle af de aktive processer i celler, der hjælper vesikler med at bevæge sig lokalt over korte afstande i specifikke retninger.

"Vores undersøgelse viser, at kortdistance- og retningsbestemt transport af vesikler kan ske gennem faseadskillelse af vesikler med proteinkondensater, uden involvering af molekylære motorer, som kan anvendes i forskellige andre situationer inden for det bredere felt af cellebiologi. vigtig fremtidig retning er at udvide vores opdagelse af denne nye vesikeltransportmekanisme i synapsen til andre cellulære processer, som er mere almindeligt studeret," sagde Dr. Wu.

Flere oplysninger: Hua Qiu et al, Kortdistance vesikeltransport via faseseparation, Celle (2024). DOI:10.1016/j.cell.2024.03.003

Journaloplysninger: Celle

Leveret af Hong Kong University of Science and Technology