University of Houston docent i kemi, Vassiliy Lubchenko, rapporterar ett nytt fynd i Naturkommunikation om hur sickleceller bildas. Lubchenko rapporterar att vätskedroppar, berikad med hemoglobin, bildar kluster inuti vissa röda blodkroppar när två hemoglobinmolekyler bildar en bindning – men bara kort, för en tusendels sekund eller så.

Mysteriet med hur klustren bildas har länge förbryllat forskare. Hos patienter med den ärftliga blodsjukdomen känd som sicklecellsjukdom, eller anemi, onormala hemoglobinmolekyler radas upp i stela filament inuti röda blodkroppar, förvränger deras former och gör det svårt för blodkropparna att strömma genom smala blodkärl. För att filamenten ska växa, proteinet samlas först till små vätskedroppar som är större än en atom, men så små räknas deras mått i steg mellan mikroskopiska och makroskopiska, kallas mesoskopisk.

"Även om det är relativt litet, de mesoskopiska klustren slår hårt, "sa Lubchenko." De fungerar som väsentlig kärnbildning, eller tillväxt, centra för saker som sicklecellanemifibrer eller proteinkristaller. Sicklecellsfibrerna är orsaken till en försvagande och smärtsam sjukdom, medan framställning av proteinkristaller förblir än i dag det viktigaste verktyget för strukturbiologer."

Fibrer växer inte var som helst. Särskild, mesoskopiskt stora droppar av proteinet hemoglobin inuti blodkroppar initierar deras bildning. "Det visar sig att inuti din blodkropp, det finns små droppar hemoglobin som är ännu mer trångt med proteinet än resten av cellen, " sa Lubchenko. I en oväntad vändning, dessa trånga områden förväntas också ha fler molekyler bundna till "dimerer" eller duos, den typ som varar bara en millisekund.

"Dimererna är nyckeln till bildandet av mesoskopiska kluster, " rapporterar Lubchenko, som föreslår att ett sätt att förhindra sicklecellssjukdom, som påverkar cirka 100, 000 amerikaner, mestadels afroamerikaner och latinamerikaner, är att förhindra bildandet av klustren så att fibrer inte kan växa ur dem.

Samma mekanism, olika ämnen

Lubchenko misstänker att "dimermekanismen" gäller många andra typer av protein och lösliga kemikalier. Möjligheten att göra stora mängder små droppar av täta vätskor eller geler, som alla är lika stora, kan ha tillämpningar inom nanoteknik och industriell syntes av högtexturerade material. Lubchenko och forskaren Ho Yin Chans arbete antyder att att medvetet inducera bildandet av kluster av liknande storlek i vätskor och fasta ämnen kan ge en separat väg för att tillverka nanopartiklar av enhetlig storlek för industrin.

Han spekulerar också att bildandet av klustren antyder "en lockande möjlighet att prekursorerna till levande celler inte var inneslutna i membran utan, istället, liknade mer de så kallade membranlösa organellerna, " som Lubchenko tror har mycket gemensamt med de mesoskopiska klustren.

Med andra ord, hans verk berör inget mindre än livets mysterium.