Różności i nowinki technologia

Nowo odkryte źródło komórkowego porządku w chemii życia

Może nie chodzi o to, dlaczego agregaty powstają w chorobie, ale dlaczego nie tworzą się w zdrowych komórkach. „Jedną z rzeczy, o które często pytam na spotkaniach grupowych, jest: dlaczego w celi nie jest jajecznica? Hyman powiedział w swoim przemówieniu na spotkaniu biologii komórki; zawartość białka w cytoplazmie jest „tak skoncentrowana, że ​​powinna po prostu wyskoczyć z roztworu”.

Dwa rodzaje białek (czerwone, żółte) wyizolowane z jąderek żabich jaj mogą spontanicznie organizować się w kropelki kondensatu. Zmieniając stężenia każdego białka w roztworze, naukowcy mogą spowodować wzrost lub zniknięcie jednego lub obu typów kondensatów.Dzięki uprzejmości Marina Feric & Clifford Brangwynne

Wskazówka pojawiła się, gdy naukowcy w laboratorium Hymana dodali paliwo komórkowe ATP do kondensatów oczyszczonych ziarnistych białek stresu i zobaczyli, że te kondensaty znikają. Aby przeprowadzić dalsze badania, naukowcy umieścili białka jaj w probówkach, dodali ATP do jednej probówki i sól do drugiej, a następnie podgrzali. Podczas gdy białka jaj w soli ulegały agregacji, białka z ATP nie: ATP zapobiegał agregacji białek w stężeniach występujących w żywych komórkach.

Ale jak? Pozostało zagadką do czasu, gdy Hyman przypadkowo spotkał chemika podczas prezentacji seminarium w Bangalore. Chemik zauważył, że w procesach przemysłowych w celu zwiększenia rozpuszczalności cząsteczek hydrofobowych stosuje się dodatki zwane hydrotropami. Wracając do swojego laboratorium, Hyman i jego koledzy stwierdzili, że ATP działa wyjątkowo dobrze jako hydrotrop.

Co ciekawe, ATP jest metabolitem występującym w dużych ilościach w komórkach, o typowym stężeniu 3-5 milimoli. Większość enzymów wykorzystujących ATP działa skutecznie przy stężeniach o trzy rzędy wielkości niższych. Dlaczego więc ATP jest tak skoncentrowane w komórkach, skoro nie jest potrzebne do wywoływania reakcji metabolicznych?

Hyman sugeruje, że jednym z możliwych wyjaśnień jest to, że ATP nie działa jako hydrotrop poniżej 3-5 milimoli. „Jedną z możliwości jest to, że u początków życia ATP mógł wyewoluować jako biologiczny hydrotrop, który utrzymywał rozpuszczalność biomolekuł w wysokim stężeniu, a później został wybrany jako energia” – powiedział.

Hyman przyznaje, że trudno jest przetestować tę hipotezę eksperymentalnie, ponieważ trudno jest manipulować właściwościami hydrotropowymi ATP bez wpływu na jego funkcję energetyczną. Ale jeśli pomysł jest słuszny, może pomóc wyjaśnić, dlaczego agregaty białek często tworzą się w chorobach związanych ze starzeniem, ponieważ produkcja ATP staje się mniej wydajna z wiekiem.

Inne zastosowania kropelek

Agregaty białek są wyraźnie złe w chorobach neurodegeneracyjnych. Ale przejście z fazy ciekłej do fazy stałej może być adaptacyjne w innych okolicznościach.

Weź pierwotne oocyty, komórki jajników, które mogą pozostawać w uśpieniu przez dziesięciolecia, zanim dojrzeją w komórkę jajową. Każda z tych komórek ma ciało Balbiani, duży kondensat białka amyloidu znajdującego się w oocytach organizmów, od pająków po ludzi. Uważa się, że organizm Balbiani chroni mitochondria podczas fazy uśpienia komórki jajowej poprzez skupianie większości mitochondriów razem z długimi włóknami białka amyloidu. Kiedy oocyt zaczyna dojrzewać do komórki jajowej, włókna amyloidu rozpuszczają się, a ciało Balbiani znika, wyjaśnia Elvan Böke, biolog komórkowy i biolog rozwojowy w Centre for Genomic Regulation w Barcelonie. Böke pracuje nad zrozumieniem, w jaki sposób te włókna amyloidowe gromadzą się i rozpuszczają, co może prowadzić do nowych strategii leczenia niepłodności lub chorób neurodegeneracyjnych.

Agregaty białkowe mogą również rozwiązać problemy wymagające bardzo szybkich reakcji fizjologicznych, takich jak zatrzymanie krwawienia po urazie. Na przykład, Mucor circinelloides to gatunek grzybów z połączonymi ze sobą sieciami strzępek przypominających korzenie, pod ciśnieniem, przez które przepływają składniki odżywcze. Naukowcy z Temasek Life Sciences Laboratory pod kierownictwem ewolucyjnego biologa komórkowego Grega Jedda odkryli niedawno, że kiedy zranili czubek Mucor strzępki, protoplazma najpierw wytrysnęła, ale prawie natychmiast utworzyła galaretowatą czop, który zatrzymał krwawienie.

Jedd podejrzewał, że w tej odpowiedzi pośredniczy długi polimer, prawdopodobnie białko o powtarzalnej strukturze. Naukowcy zidentyfikowali dwa potencjalne białka i odkryli, że bez nich uszkodzone grzyby wylewają się katastrofalnie do kałuży protoplazmy.

Zostaw komentarz

Maciek Luboński
Z wykształcenia jestem kucharzem , ale to nie przeszkadza mi pisać dla Was tekstów z wielu ciekawych dziedzin , których sam jestem fanem.Piszę dużo i często nie na tak jak trzeba , ale co z tego skoro tak naprawdę liczy się pasja.

Najlepsze recenzje

Video

gallery

Facebook