Μια νέα μελέτη δείχνει πώς οι κυτταρικές μεμβράνες καμπυλώνουν για να δημιουργήσουν τα «στόματα» που επιτρέπουν στα κύτταρα να καταναλώνουν πράγματα που τα περιβάλλουν.

«Όπως οι διατροφικές μας συνήθειες βασικά διαμορφώνουν οτιδήποτε στο σώμα μας, έτσι και ο τρόπος που «τρώνε» τα κύτταρα έχει σημασία για την υγεία των κυττάρων», δήλωσε ο Comert Kural, αναπληρωτής καθηγητής φυσικής στο Πανεπιστήμιο του Οχάιο και επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης. «Και οι επιστήμονες δεν είχαν καταλάβει, μέχρι τώρα, τη μηχανική του πώς συνέβη αυτό».

Η μελέτη, που δημοσιεύτηκε τον περασμένο μήνα στο περιοδικό Αναπτυξιακό Κύτταρο, διαπίστωσε ότι ο μεσοκυττάριος μηχανισμός ενός κυττάρου συναρμολογείται σε μια πολύ καμπυλωτή δομή που μοιάζει με καλάθι που τελικά μεγαλώνει σε ένα κλειστό κλουβί. Οι επιστήμονες είχαν προηγουμένως πιστέψει ότι η δομή ξεκίνησε ως ένα επίπεδο πλέγμα.

Η καμπυλότητα της μεμβράνης είναι σημαντική, είπε ο Kural: Ελέγχει τον σχηματισμό των θυλάκων που μεταφέρουν ουσίες μέσα και έξω από ένα κύτταρο.

Οι θύλακες συλλαμβάνουν ουσίες γύρω από το κύτταρο, που σχηματίζονται γύρω από τις εξωκυτταρικές ουσίες, πριν μετατραπούν σε κυστίδια—μικροί σάκοι του ενός εκατομμυρίου του μεγέθους ενός ερυθροκυττάρου. Τα κυστίδια μεταφέρουν σημαντικά πράγματα για την υγεία ενός κυττάρου —πρωτεΐνες, για παράδειγμα— μέσα στο κύτταρο. Αλλά μπορούν επίσης να καταληφθούν από παθογόνα που μπορούν να μολύνουν τα κύτταρα.

Αλλά το ερώτημα πώς σχηματίστηκαν αυτοί οι θύλακες από μεμβράνες που παλαιότερα πίστευαν ότι ήταν επίπεδες, εμπόδιζε τους ερευνητές για σχεδόν 40 χρόνια.

«Ήταν μια διαμάχη στις κυτταρικές μελέτες», είπε ο Kural. «Και μπορέσαμε να χρησιμοποιήσουμε απεικόνιση φθορισμού υπερ-ανάλυσης για να παρακολουθήσουμε πραγματικά να σχηματίζονται αυτές οι τσέπες μέσα σε ζωντανά κύτταρα και έτσι θα μπορούσαμε να απαντήσουμε σε αυτό το ερώτημα πώς δημιουργούνται.

«Με απλά λόγια, σε αντίθεση με τις προηγούμενες μελέτες, κάναμε ταινίες υψηλής ανάλυσης με κύτταρα αντί να τραβάμε στιγμιότυπα», είπε ο Kural. «Τα πειράματά μας αποκάλυψαν ότι τα ικριώματα πρωτεΐνης αρχίζουν να παραμορφώνουν την υποκείμενη μεμβράνη αμέσως μόλις στρατολογηθούν στις θέσεις σχηματισμού κυστιδίων».

Αυτό έρχεται σε αντίθεση με προηγούμενες υποθέσεις ότι τα πρωτεϊνικά ικριώματα ενός κυττάρου έπρεπε να περάσουν από μια ενεργοβόρα αναδιοργάνωση προκειμένου η μεμβράνη να καμπυλωθεί, είπε ο Kural.

Ο τρόπος με τον οποίο τα κύτταρα καταναλώνουν και αποβάλλουν τα κυστίδια παίζει βασικό ρόλο για τους ζωντανούς οργανισμούς. Η διαδικασία βοηθά στην απομάκρυνση της κακής χοληστερόλης από το αίμα. μεταδίδει επίσης νευρικά σήματα. Η διαδικασία είναι γνωστό ότι διασπάται σε πολλές ασθένειες, συμπεριλαμβανομένου του καρκίνου και της νόσου του Αλτσχάιμερ.

«Η κατανόηση της προέλευσης και της δυναμικής των δεσμευμένων στη μεμβράνη κυστιδίων είναι σημαντική — μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την παροχή φαρμάκων για ιατρικούς σκοπούς, αλλά ταυτόχρονα, πειρατεύονται από παθογόνα όπως ιούς για να εισέλθουν και να μολύνουν κύτταρα“Τα αποτελέσματά μας έχουν σημασία, όχι μόνο για την κατανόησή μας για τα θεμελιώδη στοιχεία της ζωής, αλλά και για την ανάπτυξη καλύτερων θεραπευτικών στρατηγικών.”

Ο Emanuele Cocucci, επίκουρος καθηγητής στο Κολλέγιο Φαρμακευτικής της Πολιτείας του Οχάιο, συνέγραψε αυτή τη μελέτη, μαζί με ερευνητές από το UC Berkeley, το UC Riverside, το Iowa State University, το Purdue University και την Κινεζική Ακαδημία Επιστημών.