Varje cell i kroppen består av ett antal små förseglade membranösa subenheter som kallas organeller, och de skickar saker som lipider fram och tillbaka för att låta cellen fungera. En process som kallas membranbindning är ansvarig för att överbrygga gapet mellan organeller vid en specialiserad subcellulär zon som kallas membrankontaktplatser och, nu, forskare har ett sätt att manipulera denna tjudra.

"För första gången, vi kan bygga broar av olika längder i levande celler för att koppla samman subcellulära fack med stor tids- och rumskontroll, sa Yubin Zhou, PhD, docent vid Texas A&M Institute of Biosciences and Technology och huvudutredare för detta arbete, som var omslagsberättelsen denna vecka i journalen Kemivetenskap .

Zhou metod, en variant som han använde i tidigare forskning för att kontrollera immunceller, kallas optogenetik, och innebär att använda ljus för att kontrollera proteiners funktion. I detta fall, proteinerna är byggstenarna i bron mellan organeller, och längden på den bron – även om skillnaden bara är i nanometer – kan påverka cellens funktion eftersom det är över bron som organeller utbyter viktiga byggstenar som lipider och skickar budbärare som kalciumjoner.

När denna process avbryts, det kan bli förödande konsekvenser som celldöd och metabolisk dysfunktion. "De optogenetiska verktyg som utvecklats i studien kan ha ett stort löfte att rädda dessa skadliga förhållanden med en enkel ljuspuls, " sa Zhou. "Den potentiella påverkan kommer sannolikt att vara bred och djupgående, genom att det tillåter användning av icke-invasivt ljus, för första gången, att studera och manipulera dessa subcellulära strukturer som anses vara en av de mest utmanande och svårfångade i däggdjursceller."

Även om detta inledande arbete fokuserade på sambandet mellan plasmamembranet i cellen och en organell som kallas endoplasmatiska retikulum, framtida arbete kommer att breddas till andra anslutningsplatser, såsom mellan det endoplasmatiska retikulumet och mitokondrierna.

"Dessa verktyg kommer att ge outnyttjade potentialer för forskare att bekvämt koppla om cellsignalering, kontrollera protein-lipidassociationer, stör intracellulär kommunikation mellan organeller och justera rörelsen och beteendet hos proteiner inbäddade i biologiska membran, ", sa Zhou. "Det öppnar otaliga nya forskningsområden, och vi tror att detta arbete kan få breda konsekvenser för flera discipliner."