Επιστήμονες έφεραν στο φως ένα άγνωστο μέχρι σήμερα οργανίδιο στα ανθρώπινα κύτταρα, το οποίο φαίνεται να λειτουργεί ως «κόμβος ανακύκλωσης» για πρωτεΐνες και κυτταρικά υλικά. Κατά τη μελέτη ινιδίων που διατηρούν τη δομή των κυττάρων, η Seham Ebrahim, επίκουρη καθηγήτρια στο University of Virginia, και η ερευνητική της ομάδα εντόπισαν μια μυστηριώδη δομή που εμφανιζόταν σταθερά στις τρισδιάστατες απεικονίσεις τους – και η οποία αποδείχθηκε πως πρόκειται για ένα νέο οργανίδιο.

Το οργανίδιο αυτό, το οποίο ονόμασαν hemifusome, πιστεύεται ότι εμπλέκεται στην ταξινόμηση, ανακύκλωση και απομάκρυνση πρωτεϊνών μέσα στα ανθρώπινα κύτταρα. Η Ebrahim παρομοίασε το σχήμα του με έναν «χιονάνθρωπο που φοράει κασκόλ». Έχει διάμετρο περίπου 100 νανόμετρα – λιγότερο από το μισό μέγεθος ακόμα και ενός μικρού μιτοχονδρίου, του γνωστού «εργοστασίου» του κυττάρου.

Οι επιστήμονες παρατήρησαν τα hemifusomes μέσω της τεχνικής cryo-electron tomography (cryo-ET), η οποία περιλαμβάνει ταχύτατη κατάψυξη κυττάρων από τέσσερις κυτταρικές σειρές, διατηρώντας τις δομές τους σχεδόν ανέπαφες, ώστε να είναι δυνατή η καθαρή τρισδιάστατη απεικόνιση.

«Είναι σαν να τραβάς ένα στιγμιότυπο στον χρόνο, χωρίς χημικές ουσίες ή χρωστικές», δήλωσε η Ebrahim στο Live Science. Με αυτή την τεχνική, οι ερευνητές μπόρεσαν να παρατηρήσουν το εσωτερικό των κυττάρων σε σχεδόν φυσική κατάσταση — «σαν να κοιτάς μέσα σε μια γυάλινη σφαίρα», όπως είπε χαρακτηριστικά.

Στη μελέτη τους, η οποία δημοσιεύθηκε τον Μάιο στο περιοδικό Nature Communications, οι ερευνητές υποστήριξαν ότι οι εντατικές διαδικασίες επεξεργασίας που απαιτούν άλλες απεικονιστικές τεχνικές ενδέχεται να είχαν αποκρύψει την ύπαρξη των hemifusomes στο παρελθόν. Επιπλέον, μέθοδοι απεικόνισης σε πραγματικό χρόνο δεν έχουν την απαιτούμενη ανάλυση για να καταγράψουν τέτοιες μικροσκοπικές δομές, οι οποίες ενδεχομένως να φαίνονται μόνο ως ασαφείς κηλίδες.

Η ομάδα εντόπισε ένα νέο είδος σχηματισμού κυστιδίων – μικρών «φουσκωτών» δομών που μεταφέρουν ουσίες όπως πρωτεΐνες και ορμόνες εντός και μεταξύ κυττάρων. Στην προκειμένη περίπτωση, δύο κυστίδια ήταν ενωμένα με ένα διπλό στρώμα λιπιδίων να τα χωρίζει.

«Ακόμα και από τη σκοπιά της βιοφυσικής, πρόκειται για μια εξαιρετικά σημαντική ανακάλυψη», ανέφερε η Ebrahim. Η ύπαρξη ενός ενδιάμεσου σταδίου ημι-σύντηξης μεταξύ δύο κυστιδίων είχε μέχρι τώρα προβλεφθεί μόνο θεωρητικά — όμως αυτή είναι η πρώτη φορά που παρατηρείται απευθείας σε ζωντανό κύτταρο. Από αυτό προέρχεται και η ονομασία hemifusome, από τον όρο “hemifusion” που περιγράφει τη μερική ένωση δύο μεμβρανών.

Η Ebrahim υποστηρίζει ότι τα hemifusomes πληρούν τα κριτήρια για να ταξινομηθούν ως οργανίδια, καθώς εμφανίζονται ως αυτόνομες λειτουργικές μονάδες, και όχι απλώς ως μεταβατικές δομές.

«Τα ευρήματα δείχνουν ότι τα hemifusomes είναι πραγματικά κυτταρικά ενδιάμεσα στάδια και όχι παραμορφώσεις από την κατάψυξη», δήλωσε ο Yi-Wei Chang, επίκουρος καθηγητής βιοχημείας και βιοφυσικής στην Perelman School of Medicine του University of Pennsylvania, ο οποίος δεν συμμετείχε στη μελέτη.

Μόλις επιβεβαιωθεί ο ρόλος και η λειτουργία των hemifusomes μέσα από περαιτέρω έρευνες, ενδέχεται να αναγνωριστούν ως μια νέα κατηγορία ενδιάμεσων οργανιδιακών δομών, που συμμετέχουν σε διαδικασίες σύντηξης στα κύτταρα των θηλαστικών, πρόσθεσε ο Chang.

 

 

Μέχρι στιγμής, οι επιστήμονες έχουν τεκμηριώσει την ύπαρξη του hemifusome, αλλά δεν έχει ακόμα αποσαφηνιστεί ο ακριβής ρόλος του, η διάρκεια ζωής του ή η χημική του σύσταση. Η Ebrahim υποθέτει ότι μπορεί να αποτελεί πρόδρομη μορφή συγκεκριμένων τύπων κυστιδίων και πιθανώς διαδραματίζει κρίσιμο ρόλο στην ανακύκλωση ή απομάκρυνση κυτταρικών μεμβρανών – κάτι που είναι απαραίτητο για την αποφυγή βλαβερής συσσώρευσης άχρηστου υλικού.

Η κατανόηση του τρόπου λειτουργίας των hemifusomes θα μπορούσε να προσφέρει νέα γνώση για τον τρόπο εμφάνισης εκφυλιστικών ασθενειών, όπως η νόσος Αλτσχάιμερ.

«Χωρίς την cryo-ηλεκτρονική τομογραφία, αυτή η ανακάλυψη θα μας είχε διαφύγει», κατέληξε η Ebrahim. «Πιθανότατα υπάρχει ένας ολόκληρος κόσμος εκεί έξω που δεν έχουμε ακόμη ανακαλύψει».

Πηγή: Live Science