Wetenschap
Onderzoekers ontdekken het mechanisme voor bewegingen van blaasjes over korte afstanden
Onderzoekers van de Hong Kong University of Science and Technology (HKUST) hebben nieuw licht geworpen op het mechanisme waarmee blaasjes zich over korte afstanden verplaatsen binnen specifieke delen van de cel, een gebied dat wetenschappers nog niet begrijpen.
Blaasjes zijn kleine cellulaire containers die verschillende functies vervullen, waaronder het helpen verplaatsen van materialen, zoals eiwitten, lipiden en andere cellulaire componenten, die een organisme nodig heeft om te overleven en afvalmaterialen te recyclen.
Naast het gebruik van moleculaire motoren voor transport over lange afstanden, moeten cellen ook blaasjes over korte afstanden verplaatsen binnen specifieke delen van de cel. Maar de exacte mechanismen voor dit transport over korte afstanden blijven een onderwerp van onderzoek onder wetenschappers.
Om deze uitdaging aan te pakken heeft een onderzoeksteam van de afdeling Life Science van HKUST, onder leiding van promovendus de heer Qiu Hua en RGC postdoctoraal fellow dr. Wu Xiandeng, onder begeleiding van prof. Zhang Mingjie, voormalig voorzitter professor in Life Science bij HKUST, en prof. Wu Zhenguo, hoogleraar levenswetenschappen van HKUST, concentreerden hun onderzoek op de beweging van synaptische blaasjes (SV's). Ze ontdekten dat de scheiding van specifieke eiwitten die met deze blaasjes zijn geassocieerd, hen in staat stelt zich op een gecontroleerde manier tussen verschillende delen van de cel te verplaatsen.
Concreet kan een groot eiwit genaamd Piccolo, dat spoelen vormt, SV's uit een gebied dat de reservepool wordt genoemd, pakken en in een ander gebied plaatsen, de actieve zone, als reactie op calciumsignalen.
Ze ontdekten ook dat een ander eiwit, TFG genaamd, helpt bij het verplaatsen van blaasjes van het endoplasmatisch reticulum (ER) naar een andere cellulaire structuur, het ER-Golgi-tussencompartiment genaamd, door een soortgelijk proces van fasescheiding te gebruiken.
Hun bevindingen suggereren dat fasescheiding een gebruikelijke manier zou kunnen zijn waarop cellen de beweging over korte afstanden van blaasjes in specifieke richtingen reguleren.
De studie, getiteld "Short-distance vesicle transport via phase separation", werd onlangs gepubliceerd in het tijdschrift Cell.
In cellen moeten blaasjes in specifieke richtingen bewegen om aan verschillende behoeften te voldoen. Voor langere afstanden tussen verschillende delen van de cel vertrouwen ze op moleculaire motoren die zijn bevestigd aan het structurele raamwerk van de cel, het cytoskelet genoemd.
Binnen kleinere delen van de cel moeten blaasjes echter ook korte afstanden afleggen. In het Golgi-apparaat, dat eiwitten verwerkt en sorteert, bewegen blaasjes bijvoorbeeld snel over afstanden van slechts een paar honderd nanometer. Op dezelfde manier bewegen synaptische blaasjes bij zenuwceluiteinden snel van opslagplaatsen naar vrijgaveplaatsen over afstanden van enkele honderden nanometers, precies getimed voor de afgifte van neurotransmitters.
In tegenstelling tot het transport van blaasjes over lange afstanden is er heel weinig bekend over hoe lokale richtingsbewegingen van blaasjes in cellen tot stand komen, behalve dat bekend is dat er geen moleculaire motoren bij betrokken zijn.
Cruciaal is dat deze studie enkele van de actieve processen in cellen identificeert die blaasjes helpen lokaal over korte afstanden in specifieke richtingen te bewegen.
"Onze studie toont aan dat transport van blaasjes over korte afstanden en richtingen kan plaatsvinden door fasescheiding van blaasjes met eiwitcondensaten, zonder de betrokkenheid van moleculaire motoren, wat in verschillende andere situaties binnen het bredere veld van de celbiologie kan worden toegepast. Daarom is een Een belangrijke toekomstige richting is het uitbreiden van onze ontdekking van dit nieuwe transportmechanisme voor blaasjes in de synaps naar andere cellulaire processen die vaker worden bestudeerd,' zei Dr. Wu.