Celler under press: så förändras membraner vid mekanisk stress enligt en ny studie

StockholmForskare vid Universiteten i Genève, i samarbete med Institutet för strukturell biologi i Grenoble och Fribourgs universitet, har gjort framsteg i att förstå hur celler hanterar fysisk stress. De använde kryo-elektronmikroskopi för att studera hur lipider och proteiner beter sig vid cellmembranet under mekanisk påfrestning. Denna forskning hjälper till att förklara hur små områden av membranet kan organisera olika lipider för att utlösa specifika cellulära reaktioner.

Studien koncentrerar sig på två huvudsakliga delar: membranmikrodomäner och eisosomens proteinstruktur.

Cellmembraner är viktiga för att hålla cellerna intakta och att de fungerar korrekt. Fram tills nyligen hade vi inte fullständig förståelse för hur detta sker. Denna studie ger inblick i ämnet. Plasmamembranet fungerar som en barriär men måste också vara flexibelt. Denna flexibilitet kommer från lipiderna och proteinerna i membranet. Deras arrangemang ändras beroende på den yttre miljön, vilket hjälper till att balansera membranets spänning och löshet.

Små områden på cellmembraner, kallade mikrodomaner, innehåller specifika lipider och proteiner. Dessa områden är viktiga för att upptäcka förändringar i cellmembranets fysiska egenskaper. Ett forskarteam lett av Robbie Loewith från universitetet i Genève (UNIGE) använde kryo-elektronmikroskopi för att noggrant studera dessa interaktioner. Denna teknik innefattar att frysa proverna vid -200°C, vilket bevarar membranerna i deras naturliga tillstånd för närmare granskning.

Studien använde jästsvampen Saccharomyces cerevisiae eftersom den är lätt att odla, kan genetiskt modifieras och har många cellprocesser som liknar de hos högre organismer. Forskningen koncentrerade sig på en specifik del av cellmembranet som stöds av en proteinhölje kallad eisosomer.

Läs också:

Idag · 03:39

Nya insikter om Uranus och Neptunus: avslöjar hemligheterna bakom deras kaotiska magnetfält

Eisosomer hjälper celler att hantera skador på sina membraner. Forskargruppen lyckades rena och studera eisosomer tillsammans med deras naturliga membranlipider. Detta är ett viktigt framsteg i att förstå hur dessa strukturer fungerar.

Forskare har upptäckt att när celler utsätts för mekanisk stress, förändras lipidernas arrangemang i vissa områden. När en proteinstruktur som kallas eisosom sträcks ut, omorganiseras lipiderna, vilket sannolikt frigör signalmolekyler som hjälper cellen att anpassa sig till stress. Denna process förklarar hur celler omvandlar fysisk stress till kemiska signaler genom samspelet mellan proteiner och lipider.

Dessa upptäckter är av stor betydelse. Att förstå hur celler upptäcker och reagerar på mekanisk stress kan hjälpa oss att hitta nya metoder för att förbättra cellöverlevnad och funktion. Detta kan vara viktigt för medicinsk forskning och utveckling av behandlingsmetoder för sjukdomar relaterade till hur celler hanterar stress.

Denna studie presenterar nya metoder för att undersöka hur membraner är organiserade. Proteiner och lipider rör sig inom membranen och bildar små områden. Dessa områden hjälper celler att utföra specifika biokemiska uppgifter, särskilt när kommunikationsvägar initieras under stress.