science >> Wetenschap >  >> nanotechnologie

Onderzoekers gebruiken DNA-nanomachines om subgroepen van lysosomen te ontdekken

Met de klok mee van linksboven:UChicago-wetenschappers Anand Saminathan, Kasturi Chakraborty, Yamuna Krishnan en KaHo Leung onderzoeken resultaten van een nieuwe DNA-nanomachine om lysosoomactiviteit in cellen te volgen. Krediet:Irene Hsiao

Het verhaal van het lysosoom is een klassieke lastercampagne. Ooit afgedaan als de vuilophaal van de cel - het breekt onnodig celafval af - wordt het nu gewaardeerd door wetenschappers die zich realiseerden dat al dat vuile werk ook de overleving regelt, metabolisme, levensduur en zelfs neurodegeneratieve ziekten.

Een innovatief hulpmiddel dat is uitgevonden door wetenschappers van de Universiteit van Chicago, zal ons een nieuw venster geven op de innerlijke werking van het lysosoom. Twee studies onder leiding van hoogleraar scheikunde Yamuna Krishnan bouwden kleine machines om aanwijzingen over lysosomen te achterhalen, inclusief of ze daadwerkelijk in twee of meer verwante typen voorkomen, wat ons kan helpen lysosoomgerelateerde aandoeningen te begrijpen.

"Zowel wetenschappers die de cel bestuderen als artsen die patiënten behandelen voor lysosoomaandoeningen, hebben betere diagnostiek nodig, dus dit is een hele goede stap voorwaarts, " zei afgestudeerde student Kasturi Chakraborty, de co-eerste auteur voor beide artikelen.

Wetenschappers willen de mogelijkheid hebben om live beelden te bekijken van wat er in een cel gebeurt, maar de innerlijke werking ervan is moeilijk in actie te vatten. Het is klein, en wat meer is, het is een barre omgeving; Vooral lysosomen zijn zeer zuur - niet goed voor camera's. "De meeste sensoren zullen gewoon stoppen met functioneren als de zuurgraad zo hoog is, ' zei Chakraborty.

Om dit probleem aan te pakken, De groep van Krishnan gebruikt DNA als bouwmateriaal om zaklampen en sensoren te maken om naar binnen te kijken. Het is al aangepast aan het leven in een cel, en het wordt geleverd in een handig puzzelstukje, perfect voor het bouwen van kleine nanomachines die het leven in een levende cel catalogiseren.

Ze ontwierpen de nanomachines om zowel de pH te meten als de specifieke ionen die rond het lysosoom zweven - calcium of chloride - die de basis vormen voor hoe lysosomen communiceren en hun taken uitvoeren. Door hen, wetenschappers kunnen zien hoe lysosomen werken - en plagen wat er aan de hand is als ze niet werken, bij bepaalde ziekten of erfelijke aandoeningen.

Een van de meest interessante dingen die ze ontdekten met behulp van de nieuwe sondes, was het bewijs dat er eigenlijk ten minste twee verschillende soorten lysosomen zijn.

Wetenschappers hadden vermoed dat lysosomen in verschillende typen kwamen met verschillende functies, maar het was nooit bevestigd, zei Chakraborty. Ze weten nog niet precies hoe de twee soorten lysosomen in functie verschillen, maar ze weten wel dat er één soort ontbreekt bij mensen met een bepaalde lysosoomaandoening die de ziekte van Niemann-Pick wordt genoemd.

De sleutel was het ontwerpen van een sensor die twee soorten ionen tegelijk kon meten. "Je hebt absoluut twee onafhankelijke chemische handtekeningen nodig om onderscheid te maken tussen lysosomen, ' zei Chakraborty.

"Het is interessant omdat lysosomen algemeen worden erkend als een multifunctioneel organel, en dus tot nu toe dachten we dat het een enkel type lysosoom was dat meerdere functies vervult, " zei Krishnan, corresponderende auteur voor beide studies. "Onze studies onthullen dat er mogelijk verschillende subtypes van lysosomen zijn die voor verschillende functies zijn aangewezen."