Ląstelėse esančios organelės, kaip ir viso kūno organai, yra specializuotos struktūros, atliekančios tam tikras funkcijas. Virdžinijos universiteto (JAV) docentė Seham Ebrahim ir jos komanda, stebėdami ląstelių formą palaikančias gijas, pastebėjo naują struktūrą, kuri nuolat atsirasdavo jų darytuose 3D vaizduose.
Tai, kas iš pradžių atrodė kaip artefaktas vaizduose, pasirodė esanti nauja organelė, kuri gali būti susijusi su baltymų rūšiavimu, perdirbimu ir šalinimu žmogaus ląstelėse. S. Ebrahim palygino hemifuzomos formą su senio besmegenio, dėvinčio šaliką, forma: įsivaizduokite mažą galvą, pritvirtintą prie didesnio kūno, o abu galus skiria plona riba.
Organelės skersmuo yra apie 100 nanometrų – t. y. mažiau nei pusė net mažos mitochondrijos, (garsiosios ląstelės jėgainės) dydžio.
Mokslininkai galėjo stebėti hemifuzomas, nes vaizdams gauti naudojo metodą, vadinamą krioelektronine tomografija (krioET). Taikant šį metodą buvo greitai užšaldomos keturių laboratorijoje išaugintų ląstelių linijų ląstelės, kad būtų išsaugota kuo daugiau jų struktūrų ir būtų galima sukurti aiškius 3D vaizdus.
„Tai tarsi momentinė nuotrauka be jokių cheminių medžiagų ar dėmių“, – sako S. Ebrahim. Naudodami šį fotografavimo metodą, jie galėjo pažvelgti į ląstelių vidų „labai natūralioje būsenoje“, tarsi jos būtų stikliniai rutuliukai.
Gegužės mėnesio žurnale „Nature Communications“ paskelbtame straipsnyje tyrėjai rašo, kad dėl sudėtingų apdorojimo etapų, kurie naudojami kituose ląstelių fotografavimo metoduose, hemifuzomų greičiausiai nepavyko pastebėti anksčiau. Be to, naudojant kitus metodus, kai tiriamas gyvos ląstelės judėjimas, ši organelė tikriausiai buvo per maža, kad ją būtų galima pastebėti – ji galėjo būti matoma nebent kaip dėmė, pastebi S. Ebrahim.
Mokslininkai stebėjo tokią vezikulių konfigūraciją, kokios anksčiau nebuvo stebėję. Vezikulės yra į balionėlius panašios struktūros, naudojamos tokiems dalykams kaip baltymai ir hormonai pernešti ląstelėse ir tarp jų. Naujasis tyrimas atskleidė dvi susiliejusias vezikules, tarp kurių yra dviejų sluoksnių riebalų barjeras.
„Netgi biofizikos požiūriu tai proveržis, – sako S. Ebrahim, – nes biofizikos požiūriu žmonės visada numatė arba teoriškai teigė, kad vezikulės gali egzistuoti tokioje pusiau susiliejusioje būsenoje... tačiau tai buvo pirmas kartas, kai tai iš tikrųjų buvo pastebėta gyvoje ląstelėje.“ Šis pastebėjimas paskatino hemifuzomos pavadinimo atsiradimą, nes hemifuzija reiškia dalinį dviejų dvisluoksnių susijungimą.
S. Ebrahim teigia, kad hemifuzomas galima priskirti organelėms, nes jos yra savarankiški funkciniai vienetai ląstelėje, o ne „trumpalaikės“ struktūros, laikinai atsirandančios formuojantis ir skylant membranoms. Straipsnyje ji rašo, kad mažai tikėtina, jog hemifuzomos yra krioET artefaktai.
S. Ebrahim išvados „leidžia manyti, kad jų vizualizuojamos hemifuzomos yra tikri ląstelės tarpiniai produktai, o ne šaldymo sukelti iškraipymai“, – sako Pensilvanijos universiteto (JAV) Perelmano medicinos mokyklos biochemijos ir biofizikos docentas Yi-Wei Changas, nedalyvavęs šiame tyrime.
Kai hemifuzomų vaidmuo ir funkcijos bus patvirtintos tolesniais tyrimais, jos gali būti pripažintos kaip atskira tarpinių struktūrų klasė, kuri dalyvauja žinduolių ląstelių sintezės procesuose, teigia jis.
Atlikę šį darbą mokslininkai gali patvirtinti, kad hemifuzomos egzistuoja – tačiau jie dar nenustatė tikslaus organelės vaidmens, jos gyvavimo ciklo ar sudėties. S. Ebrahim kelia hipotezę, kad hemifuzomos yra tam tikrų rūšių vezikulių pirmtakės. Ji mano, kad hemifuzomos gali atlikti svarbų vaidmenį perdirbant arba šalinant ląstelių membranas, o tai svarbu siekiant išvengti medžiagų, kurios, jei susikauptų ląstelėse, galėtų sutrikdyti jų veiklą.
Tyrėjai rašo, kad geriau supratus, kaip veikia hemifuzomos, taip pat būtų galima sužinoti, kaip pasireiškia tokios ligos kaip Alzheimerio liga. Pastaroji yra susijusi su netinkamu nenormalių baltymų plokštelių šalinimu smegenyse, todėl ilgainiui jos kaupiasi.
„Jei ne krioelektroninė tomografija, būtume praleidę šį atradimą“, – sako S. Ebrahim ir priduria, kad tikriausiai ląstelėse yra visas pasaulis, kurį dar turime atrasti.
Parengta pagal „Live Science“.