Når strukturen af ​​tunneling nanorør (TNT'er) udfordrer selve konceptet med celle

Celler kommunikerer med hinanden meget som mennesker gør. Dette gør det muligt for organer at arbejde synkront, hvilket igen gør dem i stand til at udføre en bemærkelsesværdig række opgaver. Et sådant kommunikationsmiddel er via tunneling nanorør (TNT'er). I en artikel offentliggjort i Naturkommunikation , forskere fra Institut Pasteur under ledelse af Chiara Zurzolo brugte avancerede billeddannelsesteknikker til at studere strukturen af ​​disse nanorør, og rapporterer, at resultaterne udfordrer selve konceptet med en celle.

Som deres navn antyder, TNT'er er bittesmå tunneler, der forbinder to eller flere celler og tillader transport af mange typer gods mellem dem, herunder ioner, vira og hele organeller. Tidligere forskning af samme team fandt ud af, at TNT'er er involveret i den intercellulære spredning af patogene amyloidproteiner involveret i Alzheimer og Parkinsons sygdomme. Dette fik forskere til at foreslå, at de tjener som en vigtig vej til spredning af neurodegenerative sygdomme i hjernen og derfor repræsenterer et nyt terapeutisk mål for at stoppe udviklingen af ​​disse uhelbredelige sygdomme. TNT'er ser også ud til at spille en stor rolle i kræftresistens over for terapi. Men da forskere stadig ved meget lidt om TNT'er, og hvordan de relaterer eller adskiller sig fra andre cellulære fremspring såsom filopodia, de besluttede at fortsætte deres forskning for at håndtere disse små rørformede forbindelser i dybden.

Dogmen om celleenheder satte spørgsmålstegn ved

En bedre forståelse af disse små rørformede forbindelser er derfor påkrævet, da TNT'er kan have enorme konsekvenser for menneskers sundhed og sygdom. Det har været meget vanskeligt at løse dette problem på grund af disse strukturs skrøbelige og forbigående karakter, som ikke overlever klassiske mikroskopiske teknikker. For at overvinde disse forhindringer, forskerne kombinerede forskellige state-of-the-art elektronmikroskopimetoder, og afbildede TNT'er ved temperaturer under frysepunktet.

Ved hjælp af denne billeddannelsesstrategi, de var i stand til at tyde strukturen af ​​TNT'er i detaljer. Specifikt, de viser, at de fleste TNT'er - tidligere vist som enkeltforbindelser - er, faktisk, består af flere mindre, individuelle tunneling nanorør (iTNT'er). Deres billeder viser også eksistensen af ​​tynde ledninger, der forbinder iTNT'er, som kan tjene til at øge deres mekaniske stabilitet. De demonstrerer iTNT'ernes funktionalitet ved at vise transport af organeller ved hjælp af time-lapse-billeddannelse. Endelig, forskerne anvendte en type mikroskopi kendt som FIB-SEM til at producere 3D-billeder med tilstrækkelig opløsning til klart at identificere, at TNT'er er åbne i begge ender, og dermed skabe kontinuitet mellem to celler. "Denne opdagelse udfordrer dogmen om celler som individuelle enheder, viser, at celler kan åbne sig for naboer og udveksle materialer uden en membranbarriere, "forklarer Chiara Zurzolo.

Et nyhedstrin i afkodning af celle-til-celle kommunikation

Ved at anvende en billeddannelsesarbejdsgang, der forbedrer og undgår tidligere begrænsninger af eksisterende værktøjer, der bruges til at studere anatomi af TNT'er, forskerne har givet den første strukturelle beskrivelse af TNT'er. Vigtigere, de demonstrerer, at det er nye cellulære organeller med en defineret struktur, meget anderledes end kendte cellefremspring. "Beskrivelsen af ​​strukturen tillader forståelse af mekanismerne, der er involveret i deres dannelse og giver en bedre forståelse af deres funktion i overførsel af materiale direkte mellem cytosolen i to forbundne celler, "siger Zurzolo. Desuden er denne strategi, som bevarer disse sarte strukturer, vil være nyttig til at studere den rolle, TNT'er spiller i andre fysiologiske og patologiske tilstande

Dette arbejde er et vigtigt skridt i retning af at forstå celle-til-celle kommunikation via TNT'er og danner grundlag for undersøgelser af deres fysiologiske funktioner og deres rolle i spredningen af ​​patogener, herunder vira, bakterier og fejlfoldede proteiner.