Le cellule sono le unità strutturali e funzionali di base del corpo umano. Contengono diverse parti chiamate organelli che contribuiscono alla capacità di funzionamento della cellula. L'energia è fornita dai mitocondri, le proteine sono sintetizzate sui ribosomi, il DNA è contenuto nel nucleo e così via. Se uno scienziato è interessato a studiare un particolare componente di uno di questi organelli, è necessario rompere la cellula aperta, o lisarla, per isolare gli organelli di interesse dal resto della cellula.
Lisi cellulare
Le cellule animali sono legate da una membrana cellulare semipermeabile. All'interno della cellula, gli organelli sono sospesi in un liquido chiamato citosol o citoplasma. Il citosol contiene zuccheri, sali, proteine solubili e proteine strutturali del citoscheletro, una struttura che mantiene la forma cellulare. La membrana cellulare può essere rotta, o lisata, meccanicamente, chimicamente o con una combinazione dei due. Per la lisi chimica, le cellule sono sospese in una soluzione che contiene detergenti e /o altri reagenti che interferiscono con i legami chimici che tengono insieme le proteine di membrana. Ciò si traduce in rottura della membrana e rilascio di componenti intracellulari.
Frazionamento subcellulare
Una volta lisate le cellule, è necessario separare gli organelli o le proteine di interesse dal resto dei componenti. La centrifugazione differenziale utilizza la forza di gravità per separare gli oggetti per densità. Provette contenenti soluzioni di cellule vengono centrifugate in una centrifuga a giri progressivamente più alti (giri al minuto), creando un pellet o una frazione che contiene gli organelli più pesanti nella parte inferiore del tubo a ogni giro.
Purificazione
Una volta che la frazione di interesse è stata ottenuta, deve essere purificata. La purificazione rimuove i contaminanti sfruttando le differenze nelle caratteristiche molecolari, come carica, forma o dimensione. Ad esempio, la frazione di interesse potrebbe contenere due proteine che si sono ammassate insieme a causa delle somiglianze nella densità, nonostante il fatto che abbiano dimensioni molto diverse. Per separare la proteina indesiderata da quella in studio, sarebbe logico utilizzare un altro metodo per isolare le proteine per dimensione.
Rilevanza per la malattia umana
La capacità di lisare le cellule e separare le proteine specifiche i componenti hanno fornito ai ricercatori medici e ai farmacisti importanti informazioni sull'epidemiologia di alcune malattie umane. Ad esempio, le membrane delle cellule cancerose possono essere confrontate con quelle di cellule normali per sviluppare trattamenti che distruggono le cellule tumorali ma sono innocue per le cellule sane. La lisi cellulare viene anche utilizzata per studiare il morbo di Alzheimer, i disordini metabolici e molto altro.
Considerazioni
Non tutte le cellule sono create uguali, quindi è importante personalizzare il protocollo utilizzato per la lisi alle caratteristiche della tua particolare popolazione cellulare. È ugualmente importante considerare esattamente come intendi studiare il componente di interesse. Se si desidera saggiare l'attività di un enzima, sarebbe illogico utilizzare una soluzione in grado di distruggere la funzione dell'enzima. I produttori di kit di reagenti chimici utilizzati per la lisi cellulare sono di solito felici di aiutarti a determinare le tue esigenze.
