Ερευνητές εντόπισαν ένα νέο οργανίδιο που πιθανώς λειτουργεί ως «κόμβος ανακύκλωσης» μέσα στα ανθρώπινα κύτταρα. Τα οργανίδια μέσα στα κύτταρα είναι εξειδικευμένες δομές που επιτελούν συγκεκριμένες λειτουργίες. Κατά την παρατήρηση ινιδίων που διατηρούν το σχήμα των κυττάρων, η Σεχάμ Εμπραΐμ, επίκουρη καθηγήτρια στο Πανεπιστήμιο της Βιρτζίνια στις ΗΠΑ και η ομάδα της, παρατήρησαν μια νέα δομή που εμφανιζόταν επανειλημμένα στις τρισδιάστατες εικόνες που δημιουργούσαν.
Το νέο οργανίδιο, το οποίο οι ερευνητές ονόμασαν «hemifusome», ενδέχεται να εμπλέκεται στην ταξινόμηση, ανακύκλωση και απόρριψη πρωτεϊνών εντός των ανθρώπινων κυττάρων. Η ερευνήτρια παρομοίασε το σχήμα του με έναν «χιονάνθρωπο που φορά κασκόλ». Το οργανίδιο έχει διάμετρο περίπου 100 νανόμετρα– λιγότερο από το μισό μέγεθος ακόμα και ενός μικρού μιτοχονδρίου, του γνωστού «εργοστασίου» του κυττάρου.
Οι επιστήμονες μπόρεσαν να παρατηρήσουν τα νέα αυτά οργανίδια μέσω μιας τεχνικής που ονομάζεται κρυο-ηλεκτρονική τομογραφία (cryo-ET). Η μέθοδος αυτή περιλαμβάνει ταχύτατη κατάψυξη κυττάρων από τέσσερις κυτταρικές σειρέ, διατηρώντας τις δομές τους σε φυσική κατάσταση ώστε να καταστούν δυνατές οι καθαρές 3D απεικονίσεις.
«Είναι σαν ένα στιγμιότυπο στο χρόνο, χωρίς χημικές ή χρωστικές ουσίες», δήλωσε η Εμπραΐμ στο Live Science. Χρησιμοποιώντας αυτήν την τεχνική, οι ερευνητές μπόρεσαν να δουν το εσωτερικό των κυττάρων σε σχεδόν φυσική κατάσταση, «σαν να κοιτάς μέσα σε γυάλινη σφαίρα», όπως είπε.
Στη μελέτη τους, που δημοσιεύτηκε τον Μάιο στο περιοδικό «Nature Communications», οι ερευνητές έγραψαν ότι τα έντονα στάδια επεξεργασίας των κυττάρων που απαιτούν άλλες απεικονιστικές μέθοδοι, πιθανότατα εμπόδισαν την προηγούμενη παρατήρηση των hemifusomes. Επιπλέον, άλλες τεχνικές απεικόνισης που μελετούν κυτταρική δραστηριότητα σε πραγματικό χρόνο δεν μπορούν να εντοπίσουν τόσο μικρές δομές, οι οποίες το πολύ να εμφανίζονται ως θολές κηλίδες.
Η ομάδα παρατήρησε έναν σχηματισμό κυστιδίων που δεν είχε δει ποτέ ξανά. Τα κυστίδια είναι μικρές «φουσκωτές» δομές που χρησιμοποιούνται για τη μεταφορά ουσιών όπως πρωτεΐνες και ορμόνες μέσα και μεταξύ των κυττάρων. Η νέα μελέτη αποκάλυψε δύο κυστίδια ενωμένα μεταξύ τους, με ένα διπλό στρώμα λιπιδίων να τα χωρίζει.
«Ακόμα και από βιοφυσικής πλευράς, πρόκειται για μια ανακάλυψη μείζονος σημασίας», δήλωσε η Εμπραΐμ. «Η ύπαρξη ενός ενδιάμεσου σταδίου ημι-σύντηξης μεταξύ δύο κυστιδίων είχε προβλεφθεί θεωρητικά, αλλά είναι η πρώτη φορά που καταγράφεται απευθείας σε ζωντανό κύτταρο». Η παρατήρηση αυτή αποτέλεσε και την έμπνευση για την ονομασία hemifusome, καθώς η «ημι-σύντηξη» περιγράφει την μερική ένωση δύο διπλοστιβάδων μεμβράνης.
Η ερευνήτρια υποστηρίζει ότι τα hemifusomes μπορούν να ταξινομηθούν ως οργανίδια, διότι αποτελούν αυτόνομες λειτουργικές μονάδες εντός του κυττάρου και όχι δομές που εμφανίζονται μόνο κατά το σχηματισμό ή τη διάσπαση των μεμβρανών.
«Τα ευρήματα υποδηλώνουν ότι τα hemifusomes που παρατήρησαν είναι πραγματικά κυτταρικά ενδιάμεσα στάδια και όχι παραμορφώσεις λόγω κατάψυξης», δήλωσε ο Γι Γουέι Τσανγκ, επίκουρος καθηγητής βιοχημείας και βιοφυσικής στην Ιατρική Σχολή Perelman του Πανεπιστημίου της Πενσυλβάνια, ο οποίος δεν συμμετείχε στη μελέτη.
Μόλις επιβεβαιωθούν η λειτουργία και ο ρόλος των hemifusomes μέσα από περαιτέρω έρευνες, είναι πιθανό να αναγνωριστούν ως ξεχωριστή κατηγορία ενδιάμεσων δομών που συμμετέχουν σε διαδικασίες σύντηξης στα κύτταρα των θηλαστικών, δήλωσε ο Τσανγκ στο Live Science.
Προς το παρόν, οι ερευνητές μπορούν να επιβεβαιώσουν μόνο την ύπαρξη του hemifusome, αλλά δεν έχουν ακόμα προσδιορίσει τον ακριβή ρόλο του, τον «κύκλο ζωής» του ή τη χημική του σύνθεση. Η ερευνήτρια υποθέτει ότι πιθανώς αποτελούν πρόδρομες μορφές ορισμένων τύπων κυστιδίων. Πιστεύει ότι παίζουν κρίσιμο ρόλο στην ανακύκλωση ή την απομάκρυνση κυτταρικών μεμβρανών, κάτι που είναι σημαντικό για την αποφυγή της συσσώρευσης άχρηστου υλικού, το οποίο μπορεί να βλάψει τη λειτουργία των κυττάρων.
Οι ερευνητές επισημαίνουν ότι η βαθύτερη κατανόηση της λειτουργίας των hemifusomes θα μπορούσε να προσφέρει νέες γνώσεις για το πώς εμφανίζονται ασθένειες όπως το Αλτσχάιμερ.
«Χωρίς την κρυο-ηλεκτρονική τομογραφία, αυτή η ανακάλυψη θα μας είχε διαφύγει», είπε η ερευνήτρια προσθέτοντας: «Πιθανότατα υπάρχει ολόκληρος κόσμος εκεί έξω που δεν έχουμε ακόμη ανακαλύψει» κατέληξε.
ΠΗΓΗ: Live Science
