L'interno di una cellula umana consiste, in parte, di un complesso brodo di milioni di molecole.

Un modo in cui questi composti biologici rimangono organizzati è attraverso gli organelli senza membrana (MLO), goccioline liquide senza pareti costituite da proteine ​​e RNA che si aggregano e rimangono separate dal resto dello stufato cellulare.

Puoi pensare a questi compartimenti fluidi come simili alle goccioline di olio nell'acqua. Gli MLO facilitano lo stoccaggio di molecole all'interno delle cellule e possono fungere da centro di attività biochimica, reclutamento di molecole necessarie per svolgere le reazioni cellulari essenziali.

Sebbene queste goccioline siano abbondanti all'interno delle cellule, rappresentano un campo di studio emergente nella biologia cellulare. Poco si sa su come vengono creati e mantenuti con funzionalità uniche.

Per colmare questa lacuna conoscitiva, un laboratorio dell'Università di Buffalo utilizza tecniche scientifiche all'avanguardia per sondare le proprietà fondamentali del funzionamento degli MLO. La ricerca è guidata da Priya R. Banerjee, dottorato di ricerca, un assistente professore di fisica presso l'UB College of Arts and Sciences.

In un articolo pubblicato il 21 agosto in Rapporti scientifici , Banerjee e colleghi riferiscono che gli MLO possono essere altamente sensibili al livello di cationi bivalenti all'interno delle cellule. Questo è importante perché gli ioni di calcio e magnesio bivalenti aiutano nella segnalazione cellulare e sono vitali per la vita.

Negli esperimenti, Gli MLO contenenti sia proteine ​​che RNA si formano quando i cationi bivalenti sono stati trovati in basse concentrazioni. Ma quando le concentrazioni di questi cationi erano alte, sono stati favoriti gli organelli liquidi contenenti solo molecole di RNA. I test sono stati eseguiti sistematicamente utilizzando sistemi modello controllati comprendenti proteine ​​e molecole di RNA che galleggiano in una soluzione tampone.

"È interessante perché non hai cambiato gli ingredienti di base, " dice Banerjee. "Ma quando alteri l'ambiente ionico, scopri che questi organelli sono altamente sintonizzabili. "Passano" da un tipo all'altro, con ogni tipo che ha un design interno distinto."

Lo studio è stato condotto da Banerjee e Ashok Deniz, dottorato di ricerca, professore associato di biologia strutturale e computazionale integrativa presso Scripps Research, un istituto di ricerca medica senza scopo di lucro.

Il team ha dimostrato che le fluttuazioni nei cationi bivalenti possono sintonizzare profondamente le proprietà liquide degli MLO, alterando l'ambiente interno della gocciolina. Questo è importante poiché si ritiene che le celle controllino alcune funzionalità MLO modificando il loro design interno. Il concetto di organelli di goccioline intracellulari sintonizzabili è attualmente attivamente studiato nel laboratorio di Banerjee all'UB.

In un documento separato pubblicato all'inizio del 2019, Banerjee e colleghi hanno esplorato un'altra proprietà fondamentale degli MLO:le condizioni che spingono tali goccioline a passare da un fluido, stato liquido a uno stato più duro, stato gelatinoso.

"Il concetto che le goccioline di proteine ​​e acidi nucleici possono funzionare come organelli in una cellula ha iniziato a cambiare il paradigma della biologia cellulare che è scritto in un libro di testo, " Dice Banerjee. "Sono iniziati a emergere rapporti da diversi laboratori in tutto il mondo secondo cui gli MLO sono rilevanti nella regolazione genica, protezione delle cellule durante lo stress, risposta immunitaria e molte altre funzioni biologiche, così come malattie come i disturbi neurologici e il cancro. Perciò, capire come si formano gli MLO, sintonizzati e alterati nelle malattie sono di fondamentale importanza nel campo ora."