Elke cel in het lichaam bestaat uit een aantal kleine verzegelde vliezige subeenheden, organellen genaamd, en ze sturen dingen zoals lipiden heen en weer om de cel te laten functioneren. Een proces dat membraantethering wordt genoemd, is verantwoordelijk voor het overbruggen van de kloof tussen organellen in een gespecialiseerde subcellulaire zone die membraancontactplaatsen worden genoemd en, nu, onderzoekers hebben een manier om deze tethering te manipuleren.

"Voor de eerste keer, we zijn in staat om bruggen van verschillende lengtes te bouwen in levende cellen om subcellulaire compartimenten te verbinden met grote temporele en ruimtelijke controle, " zei Yubin Zhou, doctoraat, universitair hoofddocent aan het Texas A&M Institute of Biosciences and Technology en hoofdonderzoeker van dit werk, wat was het omslagverhaal van deze week in het journaal Chemische Wetenschappen .

Zhou's methode, een variant die hij in eerder onderzoek gebruikte om immuuncellen te controleren, wordt optogenetica genoemd, en omvat het gebruik van licht om de functie van eiwitten te regelen. In dit geval, de eiwitten zijn de bouwstenen van de brug tussen organellen, en de lengte van die brug - zelfs als het verschil slechts in nanometers is - kan de functie van de cel beïnvloeden, omdat organellen over de brug essentiële bouwstenen zoals lipiden uitwisselen en boodschappers zoals calciumionen sturen.

Wanneer dit proces wordt verstoord, er kunnen verwoestende gevolgen zijn, zoals celdood en metabole disfunctie. "De optogenetische hulpmiddelen die in het onderzoek zijn ontwikkeld, kunnen een grote belofte inhouden om deze schadelijke omstandigheden te redden met een simpele lichtpuls, " zei Zhou. "De potentiële impact zal waarschijnlijk breed en diepgaand zijn, doordat het het gebruik van niet-invasief licht mogelijk maakt, Voor de eerste keer, om deze subcellulaire structuren te bestuderen en te manipuleren die worden beschouwd als een van de meest uitdagende en ongrijpbare in zoogdiercellen."

Hoewel dit aanvankelijke werk zich richtte op de verbinding tussen het plasmamembraan van de cel en een organel dat het endoplasmatisch reticulum wordt genoemd, toekomstig werk zal worden verbreed naar andere plaatsen van verbinding, zoals tussen het endoplasmatisch reticulum en de mitochondriën.

"Deze tools zullen wetenschappers onbenutte mogelijkheden bieden om celsignalering gemakkelijk opnieuw te bedraden, controle eiwit-lipide-associaties, de intracellulaire communicatie tussen organellen verstoren en de beweging en het gedrag van eiwitten die zijn ingebed in biologische membranen, aanpassen, "Zei Zhou. "Het opent onnoemelijke nieuwe onderzoeksgebieden, en we geloven dat dit werk grote gevolgen kan hebben voor meerdere disciplines."