O interior de uma célula humana consiste, em parte, de uma sopa complexa de milhões de moléculas.

Uma maneira pela qual esses compostos biológicos permanecem organizados é por meio de organelas sem membrana (MLOs) - gotículas líquidas sem parede feitas de proteínas e RNA que se aglomeram e ficam separadas do resto do ensopado celular.

Você pode pensar nesses compartimentos de fluido como sendo semelhantes a gotículas de óleo na água. Os MLOs facilitam o armazenamento de moléculas dentro das células e podem servir como um centro de atividade bioquímica, recrutar moléculas necessárias para realizar reações celulares essenciais.

Embora essas gotículas sejam abundantes nas células, eles representam um campo emergente de estudo em biologia celular. Pouco se sabe sobre como eles são criados e mantidos com funcionalidades exclusivas.

Para resolver essa lacuna de conhecimento, um laboratório da Universidade de Buffalo está usando técnicas científicas de ponta para sondar as propriedades fundamentais de como os MLOs funcionam. A pesquisa é liderada por Priya R. Banerjee, Ph.D., professor assistente de física na UB College of Arts and Sciences.

Em um artigo publicado em 21 de agosto em Relatórios Científicos , Banerjee e colegas relatam que os MLOs podem ser altamente sensíveis ao nível de cátions divalentes dentro das células. Isso é importante porque os íons divalentes de cálcio e magnésio auxiliam na sinalização celular e são vitais para a vida.

Em experimentos, Os MLOs contendo proteínas e RNA se formam quando cátions divalentes são encontrados em baixas concentrações. Mas quando as concentrações desses cátions eram altas, organelas líquidas contendo apenas moléculas de RNA foram favorecidas. Os testes foram realizados sistematicamente usando sistemas de modelo controlados compreendendo proteínas e moléculas de RNA flutuando em uma solução tampão.

"É interessante porque você não mudou os ingredientes básicos, "Banerjee diz." Mas quando você altera o ambiente iônico, você descobre que essas organelas são altamente sintonizáveis. Eles 'mudam' de um tipo para outro, com cada tipo tendo um design interno distinto. "

O estudo foi liderado por Banerjee e Ashok Deniz, Ph.D., professor associado de biologia estrutural e computacional integrativa da Scripps Research, uma instituição de pesquisa médica sem fins lucrativos.

A equipe demonstrou que as flutuações nos cátions divalentes podem ajustar profundamente as propriedades líquidas dos MLOs, alterando o ambiente interno da gota. Isso é importante, pois acredita-se que as células controlam algumas funcionalidades do MLO alterando seu design interior. O conceito de organelas de gotículas intracelulares ajustáveis ​​está sendo investigado ativamente no laboratório de Banerjee na UB.

Em um artigo separado publicado no início de 2019, Banerjee e colegas exploraram outra propriedade fundamental dos MLOs:as condições que fazem com que essas gotículas mudem de um fluido, estado líquido para um mais duro, estado de gel.

"O conceito de que as gotículas de proteína e ácido nucléico podem funcionar como organelas em uma célula começou a mudar o paradigma da biologia celular que está escrito em um livro-texto, "Banerjee diz." Relatórios começaram a emergir de vários laboratórios diferentes em todo o mundo que MLOs são relevantes na regulação de genes, proteção das células durante o estresse, resposta imunológica e muitas outras funções biológicas, bem como doenças como distúrbios neurológicos e câncer. Portanto, entender como os MLOs são formados, sintonizado e alterado em doenças são de importância fundamental no campo agora. "