Η πεινασμένη μαγιά είναι μικροσκοπικά, ζωντανά θερμόμετρα


Η πεινασμένη μαγιά είναι μικροσκοπικά, ζωντανά θερμόμετρα

Αυτή η εικόνα μικροσκοπίας φθορισμού δείχνει κενοτόπια ζύμης που έχουν υποστεί διαχωρισμό φάσεων. Πιστώσεις: Luther Davis / Alexey Merz / Πανεπιστήμιο της Ουάσιγκτον

Οι μεμβράνες είναι ζωτικής σημασίας για τα κύτταρά μας. Κάθε κύτταρο στο σώμα σας περικλείεται από ένα. Και κάθε ένα από αυτά τα κύτταρα περιέχει εξειδικευμένα διαμερίσματα, ή οργανίδια, τα οποία επίσης περικλείονται από μεμβράνες.


Οι μεμβράνες βοηθούν εκτελέστε εργασίες όπως η διάσπαση των τροφίμων για ενέργεια, η κατασκευή και η αποσυναρμολόγηση πρωτεϊνών, η παρακολούθηση των περιβαλλοντικών συνθηκών, η αποστολή σημάτων και η απόφαση πότε θα διαιρεθούν.

Οι βιολόγοι αγωνίζονται εδώ και καιρό για να κατανοήσουν ακριβώς πώς οι μεμβράνες εκτελούν αυτούς τους διαφορετικούς τύπους εργασιών. Τα κύρια συστατικά των μεμβρανών – μεγάλα μόρια που μοιάζουν με λίπος που ονομάζονται λιπίδια και συμπαγή μόρια όπως η χοληστερόλη – δημιουργούν μεγάλα εμπόδια. Σε όλες εκτός από λίγες περιπτώσεις, δεν είναι σαφές πώς αυτά τα μόρια βοηθούν τις πρωτεΐνες μέσα στις μεμβράνες να κάνουν τη δουλειά τους.

Σε ένα έγγραφο που δημοσιεύθηκε στις 25 Ιανουαρίου στο Πρακτικά της Εθνικής Ακαδημίας Επιστημών, μια ομάδα στο Πανεπιστήμιο της Ουάσιγκτον εξέτασε τον διαχωρισμό φάσεων στην εκκολαπτόμενη μαγιά – τον ίδιο μονοκύτταρο μύκητα της φήμης ψησίματος και ζυθοποιίας – και αναφέρει ότι τα ζωντανά κύτταρα ζύμης μπορούν να ρυθμίσουν ενεργά μια διαδικασία που ονομάζεται διαχωρισμός φάσης σε μια από τις μεμβράνες τους. Κατά τον διαχωρισμό φάσεων, το παραμένει ανέπαφο αλλά χωρίζεται σε πολλαπλές, διακριτές ζώνες ή τομείς που διαχωρίζουν λιπίδια και πρωτεΐνες. Τα νέα ευρήματα δείχνουν για πρώτη φορά ότι ως απόκριση στις περιβαλλοντικές συνθήκες, τα κύτταρα ζυμομύκητα ρυθμίζουν επακριβώς το κατά την οποία η μεμβράνη τους υφίσταται διαχωρισμό φάσεων. Η ομάδα πίσω από αυτήν την ανακάλυψη προτείνει ότι ο διαχωρισμός φάσης είναι πιθανότατα ένας μηχανισμός «διακόπτη» που χρησιμοποιούν αυτά τα κύτταρα για να διέπει τους τύπους εργασίας που κάνουν οι μεμβράνες και τα σήματα που στέλνουν.

«Προηγούμενες εργασίες έδειξαν ότι αυτές οι περιοχές μπορούν να φανούν στις μεμβράνες των ζωντανών κυττάρων ζυμομύκητα», δήλωσε η επικεφαλής συγγραφέας Chantelle LeveilIe, φοιτήτρια διδακτορικού στο UW στη χημεία. «Ρωτήσαμε: Εάν είναι σημαντικό για ένα κύτταρο να έχει αυτούς τους τομείς, τότε αν αλλάξουμε το περιβάλλον του κυττάρου —με την ανάπτυξή τους σε διαφορετικές θερμοκρασίες— το κύτταρο θα «φροντιζόταν» και θα αφιερώσει ενέργεια στη διατήρηση του διαχωρισμού φάσεων στις μεμβράνες του; Η σαφής απάντηση είναι ναι, το κάνει.”

Προηγούμενες έρευνες έχουν δείξει ότι όταν η ζάχαρη είναι άφθονη, το κενοτόπιο του κυττάρου ζύμης – ένα σημαντικό οργανίδιο για αποθήκευση και σηματοδότηση – μεγαλώνει και η μεμβράνη του φαίνεται ομοιόμορφη στο μικροσκόπιο. Αλλά όταν τα αποθέματα τροφής μειώνονται, το κενοτόπιο υφίσταται διαχωρισμό φάσεων, με πολλές στρογγυλές ζώνες να εμφανίζονται στη μεμβράνη του οργανιδίου.

Σε αυτή τη νέα μελέτη, η Leveille και οι συν-συγγραφείς της – η καθηγήτρια χημείας UW Sarah Keller, η καθηγήτρια βιοχημείας UW Alexey Merz και η Caitlin Cornell, προηγουμένως διδακτορική φοιτήτρια στο UW στη χημεία – προσπάθησαν να καταλάβουν εάν η ζύμη μπορεί να ρυθμίσει ενεργά τον διαχωρισμό φάσεων. Ο Leveille καλλιέργησε μαγιά στην τυπική εργαστηριακή θερμοκρασία των 86 F με άφθονο φαγητό. Μετά τη μείωση της τροφής, οι μεμβράνες των κενοτοπίων των κυττάρων ζυμομύκητα υποβλήθηκαν σε διαχωρισμό φάσεων, όπως αναμενόταν. Όταν ο Leveille αύξησε για λίγο τη θερμοκρασία στο περιβάλλον της ζύμης κατά περίπου 25 βαθμούς Φαρενάιτ, οι περιοχές εξαφανίστηκαν. Στη συνέχεια, ο Leveille ανάπτυξε τη μαγιά σε χαμηλότερη θερμοκρασία -77 F αντί για την κανονική 86 F – και ανακάλυψε ότι οι περιοχές εξαφανίστηκαν περίπου 25 βαθμούς πάνω από αυτή τη νέα θερμοκρασία. Όταν μεγάλωσε τη μαγιά σε ακόμα πιο ψυχρές συνθήκες, στους 68 F, ο διαχωρισμός φάσεων εξαφανίστηκε και πάλι περίπου 25 βαθμούς υψηλότερη από τη θερμοκρασία ανάπτυξής τους.

Αυτά τα πειράματα έδειξαν ότι τα κύτταρα ζυμομύκητα διατηρούσαν πάντα διαχωρισμό φάσεων στη μεμβράνη των κενοτοπίων έως ότου η θερμοκρασία αυξηθεί περίπου 25 βαθμούς πάνω από τη θερμοκρασία ανάπτυξής τους.

“Πιστεύουμε ότι αυτό είναι ένα σαφές σημάδι ότι τα κύτταρα ζυμομύκητα κατασκευάζουν τη μεμβράνη των κενοτοπίων σε διαφορετικές περιβαλλοντικές συνθήκες για να διατηρήσουν αυτή τη σταθερή κατάσταση διαχωρισμού φάσεων”, δήλωσε ο Leveille.

Ο διαχωρισμός φάσης στη μεμβράνη των κενοτοπίων πιθανότατα εξυπηρετεί έναν σημαντικό σκοπό στη ζύμη, πρόσθεσε.

“Αυτό το αποτέλεσμα υποδηλώνει ότι ο διαχωρισμός της φάσης της μεμβράνης για τη μαγιά είναι πιθανώς αμφίδρομη πόρτα”, δήλωσε ο Leveille. “Για παράδειγμα, εάν τα κύτταρα ξαναβρούν ποτέ τροφή, θα ήθελαν να επιστρέψουν στην αρχική τους κατάσταση. Η μαγιά δεν θέλει να απομακρυνθεί πολύ από τη μετάβαση.”

Μελλοντική έρευνα θα μπορούσε να εντοπίσει άλλα συστατικά της μεμβράνης που επηρεάζουν την ικανότητα της μεμβράνης των κενοτοπίων να διαχωρίζεται φάσεις, καθώς και τις συνέπειες του διαχωρισμού φάσεων της. Οι βιολόγοι γνωρίζουν ότι όταν οι περιοχές εμφανίζονται στη μεμβράνη του κενοτοπίου ζύμης, το κύτταρο σταματά να διαιρείται. Αυτά τα δύο συμβάντα μπορεί να συνδέονται επειδή η μεμβράνη του κενοτοπίου ζύμης περιέχει δύο σύμπλοκα πρωτεϊνών που είναι σημαντικά για την κυτταρική διαίρεση. Όταν τα σύμπλοκα απέχουν πολύ μεταξύ τους, η κυτταρική διαίρεση σταματά.

“Ο διαχωρισμός φάσης στο κενοτόπιο συμβαίνει ακριβώς όταν το κύτταρο ζυμομύκητα πρέπει να σταματήσει να διαιρείται επειδή έχει εξαντληθεί η τροφή του”, είπε ο Merz. «Μια ιδέα είναι ότι ο διαχωρισμός φάσεων είναι ο μηχανισμός που «χρησιμοποιεί» το κύτταρο ζύμης για να διαχωρίσει αυτά τα δύο συμπλέγματα και σταματούν την κυτταρική διαίρεση».

Σε κύτταρα από ζυμομύκητες έως ανθρώπους, συμπλέγματα πρωτεϊνών που είναι ενσωματωμένα στις μεμβράνες επηρεάζουν τη συμπεριφορά των κυττάρων. Εάν πρόσθετες έρευνες το δείξουν στο Το κενοτόπιο ρυθμίζει την κυτταρική διαίρεση, θα ήταν πιθανότατα το πρώτο αυστηρό παράδειγμα κυτταρικής ρύθμισης μέσω αυτής της ιδιότητας των μεμβρανών που κάποτε παραβλέψαμε.

«Ο διαχωρισμός φάσεων θα μπορούσε να είναι ένας κοινός, αναστρέψιμος μηχανισμός για τη ρύθμιση πολλών, πολλών τύπων κυτταρικών ιδιοτήτων», είπε ο Κέλερ.

Ο Cornell είναι τώρα μεταδιδακτορικός ερευνητής στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στο Μπέρκλεϋ.


Οι ζωντανές κυτταρικές μεμβράνες μπορούν να ταξινομήσουν οι ίδιοι τα συστατικά τους με «απομίξη»


Περισσότερες πληροφορίες:
Chantelle L. Leveille et al, Κύτταρα ζυμομύκητα συντονίζουν ενεργά τις μεμβράνες τους ώστε να διαχωρίζονται φάσεις σε θερμοκρασίες που κλιμακώνονται με τις θερμοκρασίες ανάπτυξης, Πρακτικά της Εθνικής Ακαδημίας Επιστημών (2022). DOI: 10.1073/pnas.2116007119

Παραπομπή: Η πεινασμένη μαγιά είναι μικροσκοπικά, ζωντανά θερμόμετρα (2022, 25 Ιανουαρίου) ανακτήθηκε στις 25 Ιανουαρίου 2022 από https://phys.org/news/2022-01-hungry-yeast-tiny-thermometers.html

Αυτό το έγγραφο υπόκειται σε πνευματικά δικαιώματα. Εκτός από κάθε δίκαιη συναλλαγή για σκοπούς ιδιωτικής μελέτης ή έρευνας, κανένα μέρος δεν επιτρέπεται να αναπαραχθεί χωρίς τη γραπτή άδεια. Το περιεχόμενο παρέχεται μόνο για ενημερωτικούς σκοπούς.



Source link

By koutsobolis

koutsobolis.com

Αφήστε μια απάντηση

Η ηλ. διεύθυνση σας δεν δημοσιεύεται.