Gli organelli senza membrana sono minuscole goccioline all'interno di una singola cellula, pensato per regolare tutto dalla divisione, al movimento, alla sua stessa distruzione. Una migliore comprensione di queste strutture misteriose potrebbe contenere la chiave per sbloccare tutta una serie di condizioni mediche, compresi i disturbi dello sviluppo, tumori infantili e malattie legate all'età.

Nuova ricerca della School of Engineering &Applied Science della Washington University di St. Louis, pubblicato sulla rivista eLife , scopre i principi alla base della formazione e dell'organizzazione degli organelli senza membrana.

"Se la nostra teoria e i nostri modelli sono corretti, dovremmo essere in grado di progettare questi organelli nel modo in cui vogliamo, " ha detto Rohit Pappu, l'Edwin H. Murty Professore di Ingegneria presso il Dipartimento di Ingegneria Biomedica.

Le molecole proteiche che guidano la formazione di organelli senza membrana sono come collane di perle. Sono costituiti da più domini appiccicosi (le perle) collegati da linker flessibili (la collana). Queste cosiddette proteine ​​multivalenti si uniscono per formare reti che sono tenute insieme da legami incrociati fisici tra i domini appiccicosi. Il numero di domini all'interno di una molecola contribuisce al numero di legami incrociati realizzabili.

Però, il fenomeno della reticolazione spiega solo metà della storia di come si formano gli organelli senza membrana. Questi organelli sono anche conosciuti come "condensati, "perché le proteine ​​multivalenti in realtà si condensano per formare goccioline, e questo non può essere spiegato dalla sola reticolazione.

Il team di Pappu si è chiesto se la capacità di formare goccioline sferiche sia determinata dai linker flessibili che legano i domini l'uno all'altro. Lavorando con Michael Rosen dell'Università del Texas Southwestern Medical Center, Pappu e i suoi colleghi, borsisti post-dottorato Tyler Harmon e Alex Holehouse, ha utilizzato simulazioni al computer e teoria della fisica dei polimeri per dimostrare che le proprietà fisiche specifiche della sequenza dei linker determinano direttamente se le proteine ​​multivalenti formano gel all'interno di condensati sferici o gel senza formare goccioline.

"Siamo stati in grado di identificare le caratteristiche della sequenza che promuovono la formazione di gel sferici, che è ciò che sono realmente questi organelli senza membrana, " ha detto Pappu. "Dovremmo quindi essere in grado di progettare goccioline con proprietà del materiale su misura, e iniziare a dare un senso a come e perché tipi specifici di proteine ​​guidano la formazione di goccioline e come queste goccioline contribuiscono alle funzioni cellulari.

"Essere in grado di imitare e progettare strutture naturali è il sogno dell'ingegneria biofisica, e siamo entusiasti di ciò che ci aspetta".