Forskere undersøger, hvordan forskellige flydende organeller i celler skabes

Det indre af en menneskelig celle består af delvis, af en kompleks suppe af millioner af molekyler.

En måde, hvorpå disse biologiske forbindelser forbliver organiseret, er gennem membranløse organeller (MLO'er) - vægløse væskedråber lavet af proteiner og RNA, der klumper sig sammen og forbliver adskilt fra resten af ​​den cellulære gryderet.

Du kan tænke på disse væskerum som at være beslægtet med oliedråber i vand. MLO'er letter opbevaring af molekyler i celler og kan tjene som et center for biokemisk aktivitet, rekruttering af molekyler, der er nødvendige for at udføre essentielle cellulære reaktioner.

Selvom disse dråber er rigelige i celler, de repræsenterer et spirende studieområde inden for cellebiologi. Lidt er kendt om, hvordan de skabes og vedligeholdes med unikke funktionaliteter.

For at afhjælpe denne videnskløft, et universitet i Buffalo-laboratorium bruger banebrydende videnskabelige teknikker til at undersøge de grundlæggende egenskaber ved, hvordan MLO'er fungerer. Forskningen ledes af Priya R. Banerjee, Ph.D., en adjunkt i fysik ved UB College of Arts and Sciences.

I et papir offentliggjort den 21. august i Videnskabelige rapporter , Banerjee og kolleger rapporterer, at MLO'er kan være meget følsomme over for niveauet af divalente kationer inde i celler. Dette er vigtigt, fordi divalente calcium- og magnesiumioner hjælper med cellulær signalering og er afgørende for livet.

I eksperimenter, MLO'er indeholdende både proteiner og RNA dannes, når divalente kationer blev fundet i lave koncentrationer. Men når koncentrationerne af disse kationer var høje, flydende organeller indeholdende kun RNA-molekyler blev favoriseret. Testene blev systematisk udført under anvendelse af kontrollerede modelsystemer omfattende protein- og RNA-molekyler flydende i en bufferopløsning.

"Det er interessant, fordi du ikke har ændret de grundlæggende ingredienser, " siger Banerjee. "Men når du ændrer det ioniske miljø, du opdager, at disse organeller er meget justerbare. De 'skifter' fra den ene type til den anden, med hver type med et særskilt internt design."

Undersøgelsen blev ledet af Banerjee og Ashok Deniz, Ph.D., lektor i integrativ strukturel og beregningsbiologi ved Scripps Research, en nonprofit medicinsk forskningsinstitution.

Holdet demonstrerede, at fluktuationer i divalente kationer dybt kan justere de flydende egenskaber af MLO'er, ændre det indre miljø af dråben. Dette er vigtigt, da celler menes at styre nogle MLO-funktioner ved at ændre deres interiørdesign. Konceptet med afstembare intracellulære dråbeorganeller bliver i øjeblikket aktivt undersøgt i Banerjees laboratorium på UB.

I et separat papir offentliggjort tidligere i 2019, Banerjee og kolleger udforskede en anden grundlæggende egenskab ved MLO'er:forhold, der får sådanne dråber til at skifte fra en væske, flydende tilstand til en hårdere, gel-lignende tilstand.

"Konceptet om, at protein- og nukleinsyredråber kan fungere som organeller i en celle, er begyndt at ændre det paradigme af cellebiologi, som er skrevet i en lærebog, " siger Banerjee. "Der begyndte at dukke rapporter fra flere forskellige laboratorier over hele verden om, at MLO'er er relevante i genregulering, beskyttelse af celler under stress, immunrespons og mange andre biologiske funktioner, samt sygdomme som neurologiske lidelser og kræft. Derfor, forstå, hvordan MLO'er dannes, tunet og ændret i sygdomme er af central betydning på området nu."