Bygger broer inden i cellen - ved hjælp af lys

Hver celle i kroppen består af et antal små forseglede membranøse underenheder kaldet organeller, og de sender ting som lipider frem og tilbage for at tillade cellen at fungere. En proces kaldet membranopdeling er ansvarlig for at bygge bro mellem organeller i en specialiseret subcellulær zone kaldet membrankontaktsteder og, nu, forskere har en måde at manipulere denne opdeling.

"For første gang, vi er i stand til at bygge broer af forskellig længde i levende celler for at forbinde subcellulære rum med stor tidsmæssig og rumlig kontrol, "sagde Yubin Zhou, Ph.d., lektor ved Texas A&M Institute of Biosciences and Technology og hovedforsker ved dette arbejde, som var coverhistorien i denne uge i tidsskriftet Kemisk videnskab .

Zhous metode, en variant, som han brugte i tidligere forskning til at kontrollere immunceller, kaldes optogenetik, og involverer brug af lys til at styre funktionen af ​​proteiner. I dette tilfælde, proteinerne er byggestenene i broen mellem organeller, og længden af ​​den bro - selvom forskellen kun er i nanometer - kan påvirke cellens funktion, fordi det er over broen, at organeller udveksler kritiske byggesten såsom lipider og sender budbringere som calciumioner.

Når denne proces afbrydes, der kan være ødelæggende konsekvenser som celledød og metabolisk dysfunktion. "De optogenetiske værktøjer, der blev udviklet i undersøgelsen, kan indebære et stort løfte om at redde disse skadelige forhold med en simpel lyspuls, "Sagde Zhou." Den potentielle indvirkning er sandsynligvis bred og dyb, ved at det tillader brug af ikke-invasivt lys, for første gang, at studere og manipulere disse subcellulære strukturer, der anses for at være en af ​​de mest udfordrende og undvigende i pattedyrsceller. "

Selvom dette indledende arbejde fokuserede på forbindelsen mellem cellens plasmamembran og en organel kaldet det endoplasmatiske retikulum, fremtidigt arbejde vil blive udvidet til andre forbindelsessteder, såsom mellem det endoplasmatiske retikulum og mitokondrierne.

"Disse værktøjer giver forskere et uudnyttet potentiale til bekvemt at genoprette cellesignalering, kontrollere protein-lipidforeninger, forstyrre intracellulær kommunikation mellem organeller og justere bevægelse og adfærd af proteiner indlejret i biologiske membraner, "Sagde Zhou." Det åbner utallige nye forskningsområder, og vi mener, at dette arbejde kan have store konsekvenser for flere discipliner. "