p Organelas dentro das células são minúsculos motores que encapsulam processos que permitem que as células vivam. p Mas os cientistas descobriram recentemente que algumas organelas não são ligadas por uma membrana, e estudar esses compartimentos em bactérias pode abrir portas para a compreensão de como fazer algumas bactérias prosperarem, e como frustrar outros.

p Na última década, os cientistas perceberam que as células eucarióticas - células que contêm um núcleo ligado à membrana e organelas - também usam o que é chamado de organelas sem membranas. Essas organelas sem membranas confinam uma variedade de processos para que as células funcionem adequadamente, diz Anthony Vecchiarelli, professor assistente de molecular, biologia celular e do desenvolvimento na Universidade de Michigan.

p Agora, uma revisão da U-M liderada pelo estudante de graduação Christopher Azaldegui e incluindo Vecchiarelli e Julie Biteen, professor associado de química e biofísica, demonstra como organelas sem membranas também operam dentro de células bacterianas. A revisão caracteriza 10 exemplos de organelas sem membranas encontradas em uma variedade de bactérias, que pode ser regulado / formado por um processo denominado separação de fase líquido-líquido.

p "Você pode pensar nisso como quando você mistura óleo com vinagre:os dois permanecem líquidos, mas eles se separam um do outro, "Disse Vecchiarelli.

p Gotículas líquidas se formam quando biomoléculas, como proteínas, e ácidos nucléicos, como RNA, se separam do citoplasma da célula. Essas gotículas líquidas se agrupam por meio de interações fracas - interações proteína-proteína ou interações proteína-ácido nucléico. Essas organelas sem membranas estão envolvidas em uma ampla variedade de processos em bactérias, como o metabolismo, organização cromossômica, segregação cromossômica, divisão celular, patogênese e replicação de DNA, tradução e transcrição.

p É importante entender como essas organelas sem membrana funcionam porque elas são muito mais responsivas do que as organelas ligadas à membrana às mudanças em seu ambiente, incluindo a temperatura, a acidez do citoplasma da célula ou a disponibilidade de nutrientes na célula. Por exemplo, Azaldegui descreve um transportador na bactéria da tuberculose que pode sofrer separação de fases para montar o maquinário necessário para a virulência da tuberculose. Interromper essa separação de fase líquido-líquido interromperia o desenvolvimento da doença da bactéria.

p O laboratório de Vecchiarelli, em particular, estuda o carboxissomo, uma organela fixadora de carbono encontrada em cianobactérias (muitas vezes chamadas de algas verdes), um tipo de bactéria que pode causar doenças em humanos ou outros animais que a encontrem. Mas o carboxissomo converte o dióxido de carbono da atmosfera em açúcar que as cianobactérias usam para crescer. As cianobactérias que se alimentam do dióxido de carbono atmosférico desempenham um papel fundamental no sequestro global de carbono.

p "Além de sua capacidade de produzir toxinas, as cianobactérias também são responsáveis ​​pela fixação de quase 35% de todo o carbono global, em grande parte devido à capacidade de concentração de carbono do carboxysome ", disse Vecchiarelli." Entender como o carboxysome remove o dióxido de carbono de nossa atmosfera certamente tem um papel importante na compreensão de como mitigar as mudanças climáticas. "

p Os cientistas estão apenas começando a identificar organelas sem membranas nas bactérias porque as bactérias são muito menores do que as células eucarióticas - da ordem de 10 a 100 vezes menores, diz Azaldegui. Com esta revisão, Azaldegui espera fornecer uma plataforma para estudar organelas sem membranas em bactérias de uma forma mais padronizada - neste caso, usando uma técnica chamada microscopia de super-resolução, uma técnica que ele desenvolve no laboratório de Julie Biteen.

p "Ao usar microscopia de fluorescência para detectar e localizar com precisão a posição de uma molécula de cada vez, podemos resolver a organização e o movimento, mesmo dentro das células bacterianas. Esta abordagem é particularmente importante porque é compatível com células vivas, "disse Biteen, professor associado de química e biofísica.

p Os lasers e a preparação da amostra não prejudicam as células, e a imagem de fluorescência é realizada em um microscópio de bancada padrão, em oposição à microscopia eletrônica, que requer uma atmosfera de vácuo na qual as células não podem viver.

p "No laboratório do Professor Biteen, desenvolvemos ferramentas de microscopia de super-resolução que quebram o limite convencional de resolução para realmente ver estruturas na escala de 10 a 30 nanômetros, "Azaldegui disse." Comecei a pensar em como essas ferramentas seriam bastante úteis no estudo de organelas sem membranas, e como posso desenvolver uma forma mais rigorosa e quantitativa de avaliar essas gotículas nas bactérias. "