Forskning i cellebiologiens mysterium kan afsløre grundårsager til Alzheimers og andre sygdomme

(Phys.org) - I 1980'erne professor Leonard Rom og hans daværende postdoktor Nancy Kedersha fik et gennembrud inden for cellebiologi, da de opdagede hvælvinger, naturligt forekommende nanopartikler - af en størrelse målt i nanometer (1 nanometer =1 milliarddel af en meter) - som hovedsagelig består af proteiner og tal i tusinder inde i hver celle i kroppen.

I årtierne siden, Roms team har opdaget, hvordan man danner hvælvinger i laboratoriet ved hjælp af de proteiner, de består af. Selvom naturligt forekommende hvælvinger indeholder andre elementer, Roms team byggede tomme, hvilket i sidste ende gjorde dem i stand til at forfølge ideen om at indsætte lægemiddelmolekyler i hvælvinger. Disse kunne derefter lægges i serum, sprøjtes ind i patienter, og ledes til specifikke celler, hvor de frigiver stofferne. Dermed, hvælvinger udvikles som et meget nøjagtigt system til levering af lægemidler, der kommercialiseres.

Men et spørgsmål, som Rom og hans team ikke kunne svare på, var, hvordan de naturlige hvælvinger oprindeligt dannedes inde i celler. Nu ser Rom og hans samarbejdspartnere ved UCLA's California NanoSystems Institute ud til at have løst det mysterium.

I en undersøgelse offentliggjort online i dag i tidsskriftet ACS Nano , Roms hold, ledet af første forfatter og postdoktor Jan Mrazek, rapportere data, der tyder på, at polyribosomer-små molekylære maskiner, der læser genetisk information og danner proteiner inde i celler-fungerer som 3D-printere til både at oprette og koble proteiner sammen og korrekt forme dem til hvælvinger. (Se en kort animeret forklaring på, hvordan det fungerer.)

"Denne idé har brug for yderligere forskning og bekræftelse, men det er en meget elegant model, og vi er overbeviste om, at det forklarer, hvordan hvælvinger dannes, sagde Rom, der er associeret direktør for California NanoSystems Institute. "Hvis modellen er korrekt, det afslører noget nyt om cellebiologi - at dette polyribosom, der har været kendt i 50 år, har en hidtil ukendt funktion. Nemlig, det orkestrerer samlingen af ​​makromolekylære komplekser såsom hvælvinger, og andre strukturer i en celle, der er lavet af flere proteiner. "

Mrazek sagde, at denne mulige funktion af polyribosomer også kan give ny forståelse af proteinaggregation, som er en sammenklumpning af deformerede proteiner, der sker i sygdomme som Alzheimers, Parkinsons og Lou Gehrigs.

"Hvis et protein ikke er lavet korrekt, det er muligt, at disse deformiteter kan ændre den guidede samling af makromolekyler af polyribosomer, "Sagde Mrazek." Når du forstår, at der er en maskine i cellen, der styrer dannelsen af ​​disse makromolekylære komplekser, du kan se, hvor det kan gå galt med den maskine. Ved at studere nanoteknologi har vi afsløret noget ukendt om grundlæggende cellebiologi, der kan have større konsekvenser. "