Forskare vid Hong Kong University of Science and Technology (HKUST) har kastat nytt ljus över mekanismen för hur vesiklar rör sig korta avstånd inom specifika delar av cellen, ett område som forskare inte förstår.
Vesikler är små cellulära behållare som utför en mängd olika funktioner, inklusive att hjälpa till att flytta material, såsom proteiner, lipider och andra cellulära komponenter, som en organism behöver för att överleva och återvinna avfallsmaterial.
Förutom att använda molekylära motorer för långdistanstransport, behöver celler också flytta vesiklar korta avstånd inom specifika delar av cellen. Men de exakta mekanismerna för denna korta transport är fortfarande ett ämne för forskning bland forskare.
För att ta itu med denna utmaning har ett forskarteam från avdelningen för livsvetenskap vid HKUST, ledd av doktoranden Qiu Hua och RGC postdoktor Dr. Wu Xiandeng, med ledning av prof. Zhang Mingjie, tidigare ordförande professor i livsvetenskap vid HKUST och professor Wu Zhenguo, professor i livsvetenskap vid HKUST, fokuserade sin undersökning på rörelsen av synaptiska vesiklar (SV). De upptäckte att separationen av specifika proteiner associerade med dessa vesiklar gör det möjligt för dem att förflytta sig på ett kontrollerat sätt mellan olika regioner i cellen.
Närmare bestämt kan ett stort protein som heter Piccolo, som bildar spolar, ta tag i SV från ett område som kallas reservpoolen och placera dem i ett annat område som kallas den aktiva zonen som svar på kalciumsignaler.
De fann också att ett annat protein som kallas TFG hjälper till att flytta vesiklar från det endoplasmatiska retikulumet (ER) till en annan cellulär struktur som kallas ER-Golgi-mellanrummet genom att använda en liknande fasseparationsprocess.
Deras resultat tyder på att fasseparation kan vara ett vanligt sätt för celler att reglera vesiklers korta avståndsrörelser i specifika riktningar.
Studien, med titeln "Short-distance vesicle transport via phase separation", publicerades nyligen i tidskriften Cell.
I celler måste vesiklar röra sig i specifika riktningar för att möta olika behov. För längre avstånd mellan olika delar av cellen förlitar de sig på molekylära motorer fästa vid cellens strukturella ramverk, kallat cytoskelettet.
Men inom mindre områden av cellen behöver vesiklar också röra sig korta avstånd. Till exempel, i Golgi-apparaten, som bearbetar och sorterar proteiner, rör sig vesiklar snabbt över avstånd på bara några hundra nanometer. På liknande sätt, vid nervcellsterminaler, transporterar synaptiska vesiklar snabbt från lagringsplatser till utsläppsplatser över avstånd på flera hundra nanometer, exakt tidsinställd för frisättning av neurotransmittorer.
I motsats till långväga vesikeltransport är mycket lite känt om hur lokala riktade vesikelrörelser uppnås i celler, förutom att de är kända för att inte involvera molekylära motorer.
Avgörande är att denna studie identifierar några av de aktiva processerna i celler som hjälper vesiklar att röra sig lokalt över korta avstånd i specifika riktningar.
"Vår studie visar att kortdistans- och riktningstransport av vesiklar kan ske genom fasseparation av vesiklar med proteinkondensat, utan inblandning av molekylära motorer, vilket kan användas i olika andra situationer inom cellbiologins bredare område. viktig framtida riktning är att utöka vår upptäckt av denna nya vesikeltransportmekanism i synapsen till andra cellulära processer som är mer vanligt studerade," sa Dr. Wu.
Mer information: Hua Qiu et al, Kortvägsvesikeltransport via fasseparation, Cell (2024). DOI:10.1016/j.cell.2024.03.003
Journalinformation: Cell
Tillhandahålls av Hong Kong University of Science and Technology
