Komórki pod napięciem: reakcja błon komórkowych na stres mechaniczny w nowym badaniu naukowym

WarsawNaukowcy z Uniwersytetu Genewskiego, we współpracy z Institut de biologie structurale de Grenoble i Uniwersytetem we Fryburgu, osiągnęli postępy w zrozumieniu, jak komórki radzą sobie z fizycznym stresem. Wykorzystali mikroskopię krioelektronową do badania zachowania lipidów i białek w błonie komórkowej pod wpływem obciążeń mechanicznych. Wyniki tych badań pomagają wyjaśnić, w jaki sposób małe obszary błony mogą porządkować różne lipidy, aby inicjować określone reakcje w komórkach.

Badanie koncentruje się na dwóch głównych elementach: mikroobszarach błonowych i białkowej siatce eisosomów.

Błony komórkowe pełnią istotną rolę w utrzymywaniu integralności i prawidłowego funkcjonowania komórek. Do niedawna nie mieliśmy pełnej wiedzy na temat tego, jak to dokładnie się dzieje. Badanie to rzuca nowe światło na tę kwestię. Błona plazmatyczna działa jako bariera, ale jednocześnie musi być elastyczna. Elastyczność ta wynika z obecności lipidów i białek w błonie. Ich ułożenie zmienia się w zależności od warunków zewnętrznych, co pomaga w równoważeniu napięcia i luźności błony.

Małe obszary na błonach komórkowych, zwane mikrodomenami, zawierają specyficzne lipidy i białka. Obszary te są istotne dla wykrywania zmian w właściwościach fizycznych błony komórkowej. Zespół badawczy kierowany przez Robbiego Loewitha z Uniwersytetu Genewskiego (UNIGE) użył mikroskopii krio-elektronowej do szczegółowego zbadania tych interakcji. Technika ta polega na zamrażaniu próbek w temperaturze -200°C, co pozwala utrzymać błony w ich naturalnym stanie do dokładnej analizy.

W badaniu wykorzystano drożdże piekarskie (Saccharomyces cerevisiae), ponieważ łatwo je hodować, można je genetycznie modyfikować, a ich procesy komórkowe są zbliżone do tych występujących u bardziej złożonych organizmów. Badania skupiły się na konkretnej części błony komórkowej, wspieranej przez powłokę białkową zwaną eizosomami.

Zobacz również:

Dzisiaj · 03:39

Tajemnicze wnętrza Urana i Neptuna: nowe odkrycia dotyczące warstw i pól magnetycznych

Eizosomy pomagają komórkom poradzić sobie z uszkodzeniami ich błon. Zespół zdołał oczyścić i zbadać eizosomy w ich naturalnym środowisku lipidów błonowych. To istotny postęp w zrozumieniu, jak te struktury funkcjonują.

Naukowcy odkryli, że gdy komórki są poddawane stresowi mechanicznemu, zmienia się ułożenie lipidów w określonych obszarach. Kiedy struktura białkowa zwana eizosomem się rozszerza, lipidy się przemieszczają, prawdopodobnie uwalniając cząsteczki sygnałowe, które pomagają komórce dostosować się do stresu. Proces ten wyjaśnia, w jaki sposób komórki przekształcają stres fizyczny w sygnały chemiczne za pomocą interakcji białek i lipidów.

Te odkrycia mają ogromne znaczenie. Zrozumienie, jak komórki wykrywają i reagują na stres mechaniczny, może pomóc w opracowaniu nowych metod poprawy ich przeżywalności i funkcjonowania. Ma to kluczowe znaczenie dla badań medycznych i tworzenia terapii chorób związanych z reakcjami komórek na stres.

W badaniu przedstawiono nowe metody analizowania organizacji błon komórkowych. Białka i lipidy przemieszczają się w obrębie błon, tworząc małe obszary. Obszary te pomagają komórkom realizować określone zadania biochemiczne, zwłaszcza przy aktywowaniu szlaków komunikacyjnych w sytuacjach stresowych.