Les organites sans membrane sont de minuscules gouttelettes à l'intérieur d'une seule cellule, pensé pour tout régler de la division, au mouvement, jusqu'à sa destruction même. Une meilleure compréhension de ces structures mystérieuses pourrait être la clé pour débloquer toute une série de conditions médicales, y compris les troubles du développement, les cancers infantiles et les maladies liées à l'âge.

Nouvelle recherche de la School of Engineering &Applied Science de l'Université de Washington à St. Louis, publié dans la revue eLife , découvre les principes qui sous-tendent la formation et l'organisation des organites sans membrane.

"Si notre théorie et notre modélisation sont correctes, nous devrions pouvoir concevoir ces organites comme nous le voulons, " dit Rohit Pappu, le professeur Edwin H. Murty d'ingénierie au Département de génie biomédical.

Les molécules de protéines qui entraînent la formation d'organites sans membrane sont comme des colliers de perles. Ils sont constitués de multiples domaines collants (les perles) reliés par des linkers flexibles (le collier). Ces protéines dites multivalentes se réunissent pour former des réseaux qui sont maintenus ensemble par des réticulations physiques entre les domaines collants. Le nombre de domaines au sein d'une molécule contribue au nombre de réticulations réalisables.

Cependant, le phénomène de réticulation n'explique que la moitié de l'histoire de la formation des organites sans membrane. Ces organites sont également appelés « condensats, " parce que les protéines multivalentes se condensent en fait pour former des gouttelettes, et ceci ne peut pas être expliqué par la réticulation seule.

L'équipe de Pappu s'est demandé si la capacité à former des gouttelettes sphériques était déterminée par les lieurs flexibles qui attachent les domaines les uns aux autres. En collaboration avec Michael Rosen du Southwestern Medical Center de l'Université du Texas, Pappu et ses collègues, les boursiers postdoctoraux Tyler Harmon et Alex Holehouse, ont utilisé des simulations informatiques et la théorie de la physique des polymères pour montrer que les propriétés physiques spécifiques à la séquence des lieurs déterminent directement si les protéines multivalentes forment des gels dans des condensats sphériques ou des gels sans former de gouttelettes.

"Nous avons pu identifier les caractéristiques de séquence qui favorisent la formation de gels sphériques, qui est ce que sont vraiment ces organites sans membrane, " a déclaré Pappu. " Nous devrions donc être en mesure de concevoir des gouttelettes avec des propriétés matérielles sur mesure, et commencer à comprendre comment et pourquoi des types spécifiques de protéines entraînent la formation de gouttelettes et comment ces gouttelettes contribuent aux fonctions cellulaires.

"Être capable d'imiter et de concevoir des structures naturelles est le rêve de l'ingénierie biophysique, et nous sommes enthousiasmés par ce qui nous attend."