L’inimitabile morfologia della membrana degli organelli cellulari

Visualizzare la minuscola struttura degli organelli in una cellula viva è essenziale per comprenderne la funzione. L’architettura degli organelli è sottoposta a drastici riarrangiamenti durante modifiche cellulari quali divisione o differenziazione.

Salute

Gli organelli, un compartimento cruciale nelle cellule eucariote, hanno una morfologia complessa, importante per un funzionamento versatile. La maggior parte degli organelli è composta da sotto-compartimenti distinti che presentano forme specifiche difficili da visualizzare utilizzando le modalità di imaging attualmente disponibili. L’obiettivo della proposta FLUOMORPH (Fluorescent biosensors of organelle morphology to study the nuclear envelope dynamics during cell division), finanziata dall’UE, era sviluppare un metodo per distinguere le sottostrutture degli organelli nelle cellule vive utilizzando una semplice impostazione di imaging confocale bidimensionale. Sulla base delle impressionanti capacità di rilevare le membrane di una famiglia di eliche anfipatiche chiamate motivi funzionali (motif) ALPS, sono state progettate sonde fluorescenti per la morfologia degli organelli. Per stabilire l’utilità di questi strumenti i ricercatori hanno studiato le dinamiche della membrana nucleare (NE) e del reticolo endoplasmatico (ER) durante la mitosi. Si sono studiate le caratteristiche della sequenza dei motivi funzionali ALPS che sono fondamentali per la loro specificità. Gli scienziati hanno scoperto che mentre la sequenza della dorsale che circonda i motivi funzionali ALPS può essere modificata, il loro contesto strutturale è importante per la sensibilità alla curvatura. I cambiamenti che si verificano nella morfologia dell’ER durante la divisione cellulare sono stati studiati utilizzando la sonda che colora specificamente i tubuli dell’ER. Sulla base di questo studio i ricercatori hanno progettato una sonda fluorescente verde specifica per i tubuli dell’ER. Hanno inoltre creato costrutti specifici per ER e NE disponibili come proteine fluorescenti verdi o rosse. Le sonde progettate permettevano la visualizzazione di tubuli e cisterne dell’ER sulla superficie della cromatina in fase di decondensazione durante l’assemblaggio post-mitotico dell’NE. La visualizzazione della minuscola struttura degli organelli è essenziale per comprendere le loro funzioni associate. Applicazioni di questa nuova tecnologia potrebbero estendersi oltre la biomedicina a numerosi settori inclusi agricoltura e allevamento degli animali.