L'intérieur d'une cellule humaine se compose, en partie, d'une soupe complexe de millions de molécules.

L'une des façons dont ces composés biologiques restent organisés consiste à utiliser des organites sans membrane (MLO) - des gouttelettes liquides sans paroi fabriquées à partir de protéines et d'ARN qui s'agglutinent et restent séparées du reste du ragoût cellulaire.

Vous pouvez considérer ces compartiments fluides comme des gouttelettes d'huile dans l'eau. Les MLO facilitent le stockage des molécules dans les cellules et peuvent servir de centre d'activité biochimique, recruter des molécules nécessaires à la réalisation de réactions cellulaires essentielles.

Bien que ces gouttelettes soient abondantes dans les cellules, ils représentent un domaine d'étude émergent en biologie cellulaire. On sait peu de choses sur la façon dont ils sont créés et maintenus avec des fonctionnalités uniques.

Pour combler ce manque de connaissances, un laboratoire de l'université de Buffalo utilise des techniques scientifiques de pointe pour sonder les propriétés fondamentales du fonctionnement des MLO. La recherche est dirigée par Priya R. Banerjee, Doctorat., professeur adjoint de physique à l'UB College of Arts and Sciences.

Dans un article publié le 21 août dans Rapports scientifiques , Banerjee et ses collègues signalent que les MLO peuvent être très sensibles au niveau de cations divalents à l'intérieur des cellules. Ceci est important car les ions calcium et magnésium divalents aident à la signalisation cellulaire et sont essentiels à la vie.

Dans les expériences, Des MLO contenant à la fois des protéines et de l'ARN se forment lorsque des cations divalents ont été trouvés à de faibles concentrations. Mais lorsque les concentrations de ces cations étaient élevées, les organites liquides ne contenant que des molécules d'ARN ont été favorisés. Les tests ont été systématiquement effectués à l'aide de systèmes modèles contrôlés comprenant des molécules de protéines et d'ARN flottant dans une solution tampon.

"C'est intéressant parce que tu n'as pas changé les ingrédients de base, " Banerjee dit. "Mais quand vous modifiez l'environnement ionique, vous trouvez que ces organites sont hautement accordables. Ils "passent" d'un type à l'autre, avec chaque type ayant une conception interne distincte."

L'étude a été dirigée par Banerjee et Ashok Deniz, Doctorat., professeur agrégé de biologie structurale et computationnelle intégrative à Scripps Research, une institution de recherche médicale à but non lucratif.

L'équipe a démontré que les fluctuations des cations divalents peuvent ajuster en profondeur les propriétés liquides des MLO, altérer l'environnement interne de la goutte. Ceci est important car on pense que les cellules contrôlent certaines fonctionnalités MLO en modifiant leur design intérieur. Le concept d'organites de gouttelettes intracellulaires accordables est actuellement activement étudié dans le laboratoire de Banerjee à l'UB.

Dans un article séparé publié plus tôt en 2019, Banerjee et ses collègues ont exploré une autre propriété fondamentale des MLO :les conditions qui poussent ces gouttelettes à passer d'un fluide, état liquide à un plus dur, état gélatineux.

"Le concept selon lequel les gouttelettes de protéines et d'acides nucléiques peuvent fonctionner comme des organites dans une cellule a commencé à changer le paradigme de la biologie cellulaire qui est écrit dans un manuel, " Banerjee dit. " Des rapports ont commencé à émerger de plusieurs laboratoires différents à travers le monde que les MLO sont pertinents dans la régulation des gènes, protection des cellules lors de stress, réponse immunitaire et de nombreuses autres fonctions biologiques, ainsi que des maladies telles que les troubles neurologiques et le cancer. Par conséquent, comprendre comment se forment les MLO, réglé et modifié dans les maladies sont d'une importance clé dans le domaine maintenant."