Cercetătorii dezvoltă o nouă tehnică pentru studiul mitocondriilor

O metodă avansată bazată pe imagini a cercetătorilor de la Scripps Research, din SUA, oferă o nouă abordare pentru studiul mitocondriilor.

În lucrarea din Journal of Cell Biology, oamenii de știință au descris un set de tehnici care permit imagistica și cuantificarea chiar și a modificărilor structurale subtile din interiorul mitocondriilor și corelarea acestor modificări cu alte procese aflate în desfășurare în celule.

Mitocondriile sunt implicate nu numai în producerea de energie, ci și în câteva alte funcții celulare critice, inclusiv diviziunea celulară și răspunsurile de conservare ale celulelor la diferite tipuri de stres.

S-au observat disfuncții mitocondriale într-o serie de boli, precum Alzheimer, Parkinson și diferite tipuri de cancer, iar cercetătorii sunt dornici să dezvolte tratamente care pot inversa aceste disfuncții. Dar instrumentele științifice pentru studiul mitocondriilor au fost limitate.

Noi instrumente pentru studiul mitocondriilor

„Acum avem un nou set de instrumente puternic pentru detectarea și cuantificarea diferențelor structurale și, prin urmare, funcționale în mitocondrii, de exemplu, în stările bolnave versus cele sănătoase”, spune dr. Danielle Grotjahn, profesoară asistent la Departamentul de Biologie Structurală și Computațională integrativă la Scripps Research și autoare principală a studiului.

Coautori ai studiului au fost și dr. Benjamin Barad, asociat de cercetare postdoctoral, și Michaela Medina, doctorandă, menționează Phys.org.

Mitocondria este una dintre numeroasele „mașinării” moleculare legate de membrană, sau „organite”, care se găsesc în celulele plantelor și animalelor.

Fiind de obicei în număr de sute sau chiar mii per celulă, mitocondriile au propriile lor mici genomuri și au o structură distinctivă cu o membrană exterioară și o membrană interioară ondulată, unde au loc reacții biochimice cheie.

Oamenii de știință știu că aspectul structurilor mitocondriale se poate schimba dramatic în funcție de ceea ce face mitocondria sau de tensiunile prezente în celulă. Prin urmare, aceste modificări structurale pot fi markeri extrem de utili ai condițiilor celulare, deși până acum nu a existat o metodă bună pentru detectarea și cuantificarea acestora.

Cum funcționează noua abordare?

În cadrul studiului, echipa lui Grotjahn a creat un set de instrumente computaționale pentru a procesa datele imagistice dintr-o tehnică de microscopie numită tomografie crio-electronică (cryo-ET), care în esență fotografiază mostre biologice în trei dimensiuni, folosind electroni în loc de lumină.

„Setul de instrumente pentru morfometrie de suprafață” al cercetătorilor, așa cum îl numesc ei, permite cartografierea și măsurarea detaliată a elementelor structurale ale mitocondriilor individuale. Acest lucru include coturile membranei interioare și golurile dintre membrane, toate acestea fiind markeri potențial utili ai evenimentelor mitocondriale și celulare importante.

„(Această tehnologie) ne permite, în esență, să transformăm frumoasele imagini 3D ale mitocondriilor pe care le putem obține din crio-ET în măsurători sensibile, cantitative, pe care le putem folosi pentru a ajuta la identificarea mecanismelor detaliate ale bolilor, de exemplu”, spune Barad.

Potențiale utilizări ale acestei tehnologii

Echipa a demonstrat setul de instrumente folosindu-l pentru a cartografia detaliile structurale ale mitocondriilor atunci când celulele lor au fost supuse stresului reticulului endoplasmatic, un tip de stres celular care este observat adesea în bolile neurodegenerative.

Cercetătorii au observat că caracteristicile structurale cheie, cum ar fi curbura membranei interioare sau distanța minimă dintre membrana interioară și cea exterioară, s-au schimbat în mod măsurabil sub influența acestui stres.

Laboratorul Grotjahn va folosi noua abordare pentru a studia mai detaliat modul în care mitocondriile răspund la stresurile celulare sau la alte modificări induse de boli, toxine, infecții și chiar produse farmaceutice.

„Putem compara efectele asupra mitocondriilor în celulele tratate cu un medicament față de efectele asupra mitocondriilor netratate, de exemplu. Și această abordare nu se limitează la studiul mitocondriilor; o putem folosi și pentru a studia alte organite din celule”, spune Medina.

Vă recomandăm să citiți și:

Biomaterialul care vindecă țesuturile din interior

Cât de reală este alergia la Soare?

Ce-ar fi dacă roboții ar putea simți o atingere la fel ca oamenii?

Cafeaua cu lapte ar putea avea un efect antiinflamator asupra organismului