Forskere bruger DNA-nanomaskiner til at opdage undergrupper af lysosomer

Historien om lysosomet er en klassisk smædekampagne. Når den først blev afvist som cellens affaldsbortskaffelse - den nedbryder unødvendige cellerester - er den nu værdsat af videnskabsmænd, der indså, at alt det snavsede arbejde også kontrollerer overlevelse, stofskifte, lang levetid og endda neurodegenerative sygdomme.

Et innovativt værktøj opfundet af videnskabsmænd fra University of Chicago vil give os et nyt vindue ind i lysosomets indre funktion. To undersøgelser ledet af professor i kemi Yamuna Krishnan byggede bittesmå maskiner for at drille spor om lysosomer, herunder om de faktisk findes i to eller flere relaterede typer - hvilket kan hjælpe os med at forstå lysosom-relaterede lidelser.

"Både forskere, der studerer cellen, og læger, der behandler patienter for lysosomlidelser, har brug for bedre diagnostik, så dette er et meget godt skridt fremad, " sagde kandidatstuderende Kasturi Chakraborty, medforfatter til begge artikler.

Forskere vil have muligheden for at se live-optagelser af, hvad der foregår i en celle, men dens indre funktioner er svære at fange i aktion. Den er lille, og hvad mere er, det er et barskt miljø; Især lysosomer er meget sure - ikke gode til kameraer. "De fleste sensorer vil bare holde op med at fungere, hvis surhedsgraden er så høj, " sagde Chakraborty.

For at løse dette problem, Krishnans gruppe bruger DNA som deres byggemateriale til at lave lommelygter og sensorer til at kigge indenfor. Det er allerede tilpasset livet i en celle, og det kommer i et praktisk puslespilsformat, perfekt til at bygge små nano-maskiner, der katalogiserer livet inde i en levende celle.

De designede nanomaskinerne til at måle både pH og de særlige ioner, der flyder omkring lysosomet - enten calcium eller chlorid - som er grundlaget for, hvordan lysosomer kommunikerer og udfører deres opgaver. Gennem dem, videnskabsmænd kan se, hvordan lysosomer virker - og drille ud, hvad der foregår, når de ikke virker, ved visse sygdomme eller arvelige tilstande.

En af de mest interessante ting, de fandt ved at bruge de nye sonder, var beviser for, at der faktisk er mindst to forskellige slags lysosomer.

Forskere havde mistænkt lysosomer kom i forskellige typer med forskellige funktioner, men det var aldrig blevet bekræftet, sagde Chakraborty. De ved endnu ikke præcis, hvordan de to slags lysosomer adskiller sig i funktion, men de ved, at der mangler en slags hos mennesker med en bestemt lysosomlidelse kaldet Niemann-Pick sygdom.

Nøglen var at designe en sensor, der kunne måle to slags ioner samtidigt. "Du har absolut brug for to uafhængige kemiske signaturer for at skelne mellem lysosomer, " sagde Chakraborty.

"Det er interessant, fordi lysosomer er velkendte som en multifunktionel organel, og så indtil nu har vi anset, at det var en enkelt type lysosom, der udfører flere funktioner, " sagde Krishnan, tilsvarende forfatter til begge undersøgelser. "Vores undersøgelser afslører, at der faktisk kan være forskellige undertyper af lysosomer, der er udpeget til forskellige funktioner."