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Esperimenti ad alta risoluzione mostrano come 'mangiano' le cellule
Un nuovo studio mostra come si curvano le membrane cellulari per creare le 'bocche' che consentono alle cellule di consumare cose che le circondano.
"Proprio come le nostre abitudini alimentari modellano fondamentalmente qualsiasi cosa nel nostro corpo, il modo in cui le cellule 'mangiano' è importante per la loro salute", ha detto Comert Kural, professore associato di fisica alla Ohio State University e autore senior dello studio. "E gli scienziati, finora, non avevano capito i meccanismi con cui lo fanno".
Lo studio, pubblicato di recente su Developmental Cell, ha rilevato che il macchinario intercellulare di una cellula si assembla in una struttura altamente curva simile a un cestino, che alla fine cresce in una gabbia chiusa. Gli scienziati finora credevano che la struttura iniziasse come un reticolo piatto.
La curvatura della membrana è importante, ha detto Kural, perché controlla la formazione delle tasche che trasportano sostanze dentro e fuori dalla cellula. Le tasche catturano le sostanze intorno alla cellula, si formano attorno alle sostanze extracellulari, prima di diventare vescicole, piccoli sacchi delle dimensioni di un milionesimo di un globulo rosso.
Le vescicole portano dentro la cellula cose importanti per la sua salute, ad esempio proteine. Ma possono anche essere dirottate da agenti patogeni che infettano le cellule. Ma la questione di come quelle tasche si formavano dalle membrane (che in precedenza si ritenevano piatte) aveva tenuto bloccato i ricercatori per quasi 40 anni. Kural ha detto:
"Era una controversia negli studi cellulari. E siamo riusciti a usare scansioni a fluorescenza a super-risoluzione per osservare effettivamente queste tasche mentre si formano all'interno delle cellule dal vivo, e quindi possiamo rispondere alla domanda su come si creano.
"In poche parole, al contrario degli studi precedenti, abbiamo fatto film ad alta risoluzione delle cellule invece di fare foto istantanee. I nostri esperimenti hanno rivelato che le intelaiature proteiche iniziano a deformare la membrana sottostante non appena vengono reclutate nei siti di formazione delle vescicole".
Ciò contrasta con le ipotesi precedenti che le impalcature di proteine di una cellula dovevano passare attraverso una riorganizzazione energetica ad alta intensità affinché la membrana si curvasse, ha detto Kural.
Il modo in cui le cellule consumano e espellono le vescicole ha un ruolo chiave per gli organismi viventi. Il processo aiuta a sgombrare il colesterolo cattivo dal sangue, e trasmette anche segnali neurali. Sappiamo che il processo non funziona in diverse malattie, compreso il cancro e il morbo di Alzheimer.
"Capire l'origine e la dinamica delle vescicole legate alla membrana è importante: possono essere usate per portare farmaci per scopi medicinali ma, allo stesso tempo, possono essere dirottate da agenti patogeni come i virus per entrare e infettare le cellule", ha detto Kural. "I nostri risultati sono rilevanti, non solo per capire i fondamenti della vita, ma anche per sviluppare strategie terapeutiche migliori".
Hanno collaborato allo studio il coautore senior Emanuele Cocucci, assistente professore della Facoltà di Farmacia alla Ohio State, e ricercatori delle UC Berkeley, UC Riverside, Iowa State University, Purdue University e dell'Accademia Cinese delle Scienze.
Fonte: Laura Arenschield in Ohio State University (> English) - Traduzione di Franco Pellizzari.
Riferimenti: Nathan Willy, Joshua Ferguson, Ata Akatay, Scott Huber, Umidahan Djakbarova, Salih Silahli, Cemal Cakez, Farah Hasan, Henry Chang, Alex Travesset, Siyu Li, Roya Zandi, Dong Li, Eric Betzig, Emanuele Cocucci, Comert Kural. De novo endocytic clathrin coats develop curvature at early stages of their formation. Developmental Cell, 2021, DOI
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