All'interno di ogni cellula c'è una complessa infrastruttura di organelli che svolgono diverse funzioni. Gli organelli devono scambiare segnali e materiali per far funzionare correttamente la cellula. Le nuove tecnologie consentono ai ricercatori di vedere e comprendere le reti che collegano questi organelli, permettendo loro di costruire mappe delle rotte commerciali che esistono all'interno di una cella. Uno studio che sarà pubblicato nel numero del 29 settembre del Journal of Biological Chemistry riporta l'uso di un metodo emergente per identificare le proteine ​​che consente due organelli, i mitocondri e il reticolo endoplasmatico, per attaccarsi l'un l'altro.

"Pensa a [un organello] come un traghetto che attracca in un sito, scarico e carico passeggeri e autovetture, e poi andare su un altro sito e fare la stessa cosa, " ha detto Jeffrey Golden, un professore al Brigham and Women's Hospital e alla Harvard Medical School che ha supervisionato il lavoro. "La loro capacità di attraccare, carico, e scaricare il carico richiede guide o rampe di larghezza e altezza specifiche che colleghino la barca e la terra oppure non possono caricare e scaricare liberamente".

I punti di contatto tra il reticolo endoplasmatico (ER) e i mitocondri sono quelle "rampe" e "guide" che consentono questi contatti. Consentono attività importanti come segnalazione, scambio di calcio e lipidi, e controllo della fisiologia mitocondriale. Connessioni difettose tra ER e mitocondri sono state implicate in diverse malattie neurodegenerative, compreso l'Alzheimer, Malattia di Parkinson e di Huntington. Le proteine ​​che collegano e collegano l'ER e i mitocondri sono ben studiate nel lievito, ma le connessioni tra questi organelli negli organismi multicellulari come i mammiferi sono più complesse e meno comprese.

Il collaboratore di Golden Ginam Cho e il ricercatore Il-Taeg Cho hanno avuto l'idea di cercare proteine ​​importanti per il contatto ER-mitocondriale utilizzando un metodo recentemente sviluppato per mostrare il contatto tra proteine. Il metodo sfrutta un enzima chiamato ascorbato perossidasi, o APEX, che può legare la biotina comunemente nota come vitamina B7 alle proteine ​​vicine. Il team ha progettato cellule per produrre mitocondri che avevano APEX attaccato alle loro membrane esterne, e poi ha aggiunto biotina alle cellule per l'APEX da utilizzare per etichettare le proteine ​​vicine.

Il team ha quindi isolato parti della cellula che conteneva l'ER, purificato quelle proteine ​​che avevano attaccato la biotina, e identificato quelli trovati nel pronto soccorso utilizzando la spettrometria di massa. Poiché l'APEX era attaccato ai mitocondri, solo quelle proteine ​​che sono venute in stretta vicinanza ai mitocondri avrebbero potuto avere la biotina attaccata. Così, la biotina serviva come una specie di timbro sul passaporto che indicava quali proteine ​​erano state coinvolte nel contatto ER-mitocondri.

"In precedenza era possibile guardare solo una molecola alla volta per valutare con cosa interagiva, "Ha detto Golden. "Il metodo che abbiamo usato è più rapido e consente uno sguardo imparziale su un intero sistema e su ciò che sta accadendo all'interfaccia di quell'organello".

Utilizzando questo metodo di screening, i ricercatori si sono concentrati su una proteina ER chiamata RTN1a, che in precedenza era noto per contribuire alla forma del pronto soccorso. Negli esperimenti successivi, hanno confermato che questa proteina ha anche aiutato i mitocondri ad attaccarsi al pronto soccorso.

Questo studio solleva la possibilità che i difetti di RTN1a possano contribuire ai problemi sperimentati dai pazienti con malattie neurodegenerative, ma i ricercatori non lo sapranno con certezza fino a quando non condurranno ulteriori esperimenti, inclusi studi simili nelle cellule neurali.

Golden ipotizza che le proteine ​​importanti per il contatto ER-mitocondriale potrebbero essere diverse nei diversi tipi di cellule.

"Il fegato usa le stesse proteine ​​per controllare questo tipo di interazioni che fanno le cellule neurali? Una [proteina] è più importante per lo scambio di calcio e un altro insieme di proteine ​​più importante per lo scambio di lipidi?" chiese d'oro. "Penso che ci sia molta biologia cellulare che semplicemente non conosciamo e che potrebbe essere risolta [usando questo metodo]".

Il team sta ora utilizzando il metodo della spettrometria di massa APEX per confrontare le proteine ​​coinvolte nei contatti ER-mitocondriali tra cellule neurali normali e derivate dal paziente.

"Ci sono molte cose interessanti che possiamo fare, " disse Il-Taeg Cho.