Organelas sem membrana são pequenas gotículas dentro de uma única célula, pensado para regular tudo, desde a divisão, para o movimento, à sua própria destruição. Uma melhor compreensão dessas estruturas misteriosas pode ser a chave para desvendar uma série de condições médicas, incluindo transtornos de desenvolvimento, cânceres infantis e doenças relacionadas à idade.

Nova pesquisa da Escola de Engenharia e Ciências Aplicadas da Universidade de Washington em St. Louis, publicado no jornal eLife , descobre os princípios subjacentes à formação e organização de organelas sem membranas.

"Se nossa teoria e modelagem estiverem corretas, devemos ser capazes de projetar essas organelas da maneira que quisermos, "disse Rohit Pappu, o Edwin H. Murty Professor de Engenharia do Departamento de Engenharia Biomédica.

As moléculas de proteína que impulsionam a formação de organelas sem membranas são como colares de pérolas. Eles consistem em vários domínios pegajosos (as pérolas) conectados por ligantes flexíveis (o colar). Essas proteínas chamadas multivalentes se unem para formar redes que são mantidas juntas por ligações cruzadas físicas entre os domínios pegajosos. O número de domínios dentro de uma molécula contribui para o número de ligações cruzadas que são realizáveis.

Contudo, o fenômeno da reticulação explica apenas metade da história de como as organelas sem membranas se formam. Essas organelas também são conhecidas como "condensados, "porque proteínas multivalentes realmente se condensam para formar gotículas, e isso não pode ser explicado apenas pela reticulação.

A equipe de Pappu questionou se a capacidade de formar gotículas esféricas é determinada pelos ligantes flexíveis que amarram domínios uns aos outros. Trabalhando com Michael Rosen do University of Texas Southwestern Medical Center, Pappu e seus colegas, bolsistas de pós-doutorado Tyler Harmon e Alex Holehouse, usaram simulações de computador e teoria de física de polímero para mostrar que as propriedades físicas específicas de sequência de ligantes determinam diretamente se proteínas multivalentes formam géis dentro de condensados ​​esféricos ou géis sem formar gotículas.

“Conseguimos identificar as características da sequência que promovem a formação de géis esféricos, que é o que essas organelas sem membranas realmente são, "Pappu disse." Devemos, portanto, ser capazes de projetar gotículas com propriedades de material sob medida, e começar a entender como e por que tipos específicos de proteínas conduzem a formação de gotículas e como essas gotículas contribuem para as funções celulares.

"Ser capaz de imitar e projetar estruturas que ocorrem naturalmente é o sonho da engenharia biofísica, e estamos entusiasmados com o que nos espera. "