Блог

Jun 07, 2023

В клетках обнаружена новая органелла

Исследователи Гарвардского университета обнаружили новую органеллу внутри кишечника

Исследователи Гарвардского университета обнаружили новую органеллу внутри клеток кишечника плодовой мухи — неожиданное открытие, поразившее нас в лицо, у одного из наиболее хорошо изученных животных во всей науке.

Новая органелла накапливает фосфат, метаболит, необходимый для жизни. Столкнувшись с нехваткой, он высвобождает свой резервуар в виде фосфолипидов, которые являются ключевым компонентом мембранной структуры клеток.

«Это одно из первых исследований, которое действительно обнаружило запасы фосфатов в клетках животных», — рассказала Ребекка Уайлд корреспонденту журнала Nature Джемме Конрой. Уайлд, структурный биолог французской государственной исследовательской организации «Национальный центр научных исследований», не участвовал в исследовании.

«Это действительно интересно».

Исследователи обнаружили новую органеллу внутри клеток кишечника плодовой мухи — сюрприз в одной из наиболее изученных научных моделей.

Что такое органеллы?Органелла — это структура внутри клетки, аналогичная органу — специализированные компоненты, выполняющие определенную работу, позволяющие функционировать всей клетке, точно так же, как сердце, легкие и печень функционируют для всего вашего тела.

Вы, вероятно, помните некоторые важные из них из уроков биологии: ядро ​​хранит генетический код; митохондрии питают клетку; жгутик позволяет клетке плавать. Но несмотря на то, как долго мы изучали клетки – по сути, с момента изобретения микроскопа – мы продолжаем находить новые органеллы, в том числе одну внутри нейронов, чувствительных к запаху, обнаруженную только прошлой зимой.

Это демонстрирует тайны, которые до сих пор скрываются внутри клеток, рассказал Конрою генетик Рокфеллеровского университета Чарльз Сюй, который проводил работу, опубликованную в журнале Nature, в то время как аспирант в лаборатории Гарвардской медицинской школы Норберта Перримона.

«Красота здесь, она просто ждет, пока мы ее обнаружим».

Фос для нас: Фосфат играет ряд важных ролей в нашей физиологии. Это ключевой компонент эмали и других материалов, которые делают зубы прочными, он отвечает за минерализацию костей и является важной частью клеточных мембран, ДНК, РНК и белков.

Сюй не отправлялся на охоту за органеллами; он хотел изучить роль фосфата в контроле регенерации тканей у плодовых мух, сообщил Конрой.

Для этого команда кормила дрозофил фосфономуравьиной кислотой, которая препятствует усвоению фосфора (из которого получают фосфат) в клетках. Когда исследователи исследовали клетки, они обнаружили, что отключение этого источника приводит к увеличению производства клеток.

Органеллы, называемые телами PXo, действуют как резервуары для электролита, необходимого для жизни.

Чтобы выяснить, почему, Сюй и его коллеги изучили, как фосфат влияет на экспрессию генов. Они использовали ген под названием PXo, который похож на ген, обнаруженный у млекопитающих и отвечающий за создание белков, чувствительных к фосфатам. Когда уровни фосфатов были низкими, экспрессия PXo снижалась, вызывая всплеск деления клеток. И наоборот, деление замедлилось, когда они разработали PXo для сверхэкспрессии своего белка.

Команда пометила белок PXo флуоресцентным маркером, чтобы отслеживать его, и обнаружила, что он связан с загадочными структурами внутри клетки.

«Они были хорошо заметны, — сказал Сюй Конрою, — и мы задавались вопросом, что это такое».

Новая органелла: При ближайшем рассмотрении команда обнаружила структуры овальной формы, состоящие из нескольких мембранных слоев, через которые проходит белок PXo. Органелла, получившая подходящее название PXo-тело, затем превратила фосфат в фосфолипиды, которые клетки используют в строительстве мембран.

Когда у плодовых мух снизилось потребление фосфатов, тельца PXo раскрылись, высвободив фосфолипиды и вызвав сигнал стресса, ускоряющий деление клеток. (Увеличение производства клеток может быть способом попытаться стабилизировать уровень фосфатов, сказал Сюй Конрою; идея заключается в том, что больше клеток могут поглощать больше фосфатов, внезапно плавающих вокруг.)

Это открытие может спровоцировать поиск органелл, накапливающих фосфат, у других животных, включая человека. Дополнительные исследования также могут помочь нам узнать, как органелла вписывается в жизнь клетки, как она взаимодействует с другими и как она меняется с течением времени.