O echipă internațională de cercetători a reușit să izoleze reticulul endoplasmatic din celulele umane
Celulele umane conțin miliarde de molecule, iar pentru a evita haosul, acestea sunt organizate în structuri numite organite. Unul dintre cele mai importante organite este reticulul endoplasmatic, o rețea dinamică ce se întinde în întreaga celulă și joacă un rol esențial în creșterea celulară. O echipă internațională de biologi moleculari și bioinformaticieni a reușit, folosind o metodă dezvoltată chiar de ei, să determine cu precizie ce molecule compun membrana acestui organit. Rezultatele au fost publicate în revista EMBO Reports.
Primul autor al studiului este Aamna Jain, cercetătoare doctorală coordonată de Robert Ernst, profesor de biologie moleculară la Universitatea Saarland. „Tulburările metabolice apar atunci când procesele biochimice din organism sunt perturbate, afectând conversia și distribuția nutrienților. O gamă largă de tulburări metabolice complexe își au originea în reticulul endoplasmatic, unde celula produce majoritatea proteinelor membranare și sintetizează lipidele membranare. Pentru a dezvolta terapii eficiente și țintite, trebuie să înțelegem cum reacționează reticulul endoplasmatic la dezechilibrele metabolice”, explică Ernst.
Potrivit cercetătorului, reticulul endoplasmatic prezintă un interes deosebit deoarece acționează ca un „senzor” metabolic extrem de sensibil, reacționând atât la cancer, cât și la boli inflamatorii cronice precum artrita reumatoidă și boala Crohn. Echipa sa a dezvoltat o metodă care permite izolarea reticulului endoplasmatic din celulă și analizarea acestuia cu tehnici analitice de ultimă generație.
„Cea mai mare provocare a fost că reticulul endoplasmatic este conectat fizic la practic toate celelalte organite din celulă, pentru a facilita comunicarea rapidă între acestea. Pentru a obține preparate pure, a trebuit mai întâi să întrerupem aceste conexiuni înainte de a extrage reticulul endoplasmatic cu ajutorul anticorpilor”, explică biochimista Aamna Jain.
Prin perfecționarea tehnologiei MemPrep, dezvoltată inițial pentru organismul model drojdia, cercetătorii au reușit acum să izoleze și să caracterizeze organitul din celule de mamifer. Acest lucru le permite să investigheze în detaliu modul în care reticulul endoplasmatic reacționează la stresul metabolic și să identifice potențiale căi de restabilire a echilibrului metabolic în celulele afectate.
Studiul prezintă interes și pentru biologii celulari, deoarece oferă dovezi că diferite regiuni ale reticulului endoplasmatic au aceeași compoziție de lipide membranare, indiferent dacă formează tubuli sau foi. „Acesta a fost un rezultat surprinzător, deoarece aceste regiuni diferite sunt stabilizate în mod clar de proteine diferite, iar compoziția lor lipidică rămâne totuși neschimbată”, spune Ernst.
Volkhard Helms, profesor de bioinformatică la Universitatea Saarland, și colaboratorul său de cercetare Mohamed Elmofty au contribuit la identificarea caracteristicilor distinctive ale proteinelor membranare din reticulul endoplasmatic, prin dezvoltarea aplicației web HelixHarbor. Constatările lor au fost generalizate ulterior cu ajutorul profesorului Joseph Lorent, expert în analiza secvențelor la Institutul de Cercetare a Medicamentului Louvain din cadrul UCLouvain, Belgia.
„Cartografierea celulei și a organitelor sale este un pas important spre crearea unui geamăn digital care ne va permite să simulăm procese celulare pe computer și să generăm predicții ce pot fi apoi testate experimental în laborator. Rezultatele acestor experimente pot fi, la rândul lor, folosite pentru a rafina geamănul digital, într-un proces iterativ continuu”, explică Ernst.
