In Zellen wurde ein neues Organell gefunden

Forscher der Harvard University haben ein neues Organell in den Darmzellen der Fruchtfliege entdeckt – eine Überraschungsentdeckung, die uns ins Gesicht starrt, bei einem der am besten untersuchten Tiere in der gesamten Wissenschaft.

Das neue Organell speichert Phosphat, einen lebenswichtigen Metaboliten. Bei einem Mangel gibt es sein Reservoir in Form von Phospholipiden frei, die ein wichtiger Bestandteil der Membranstruktur von Zellen sind.

„Dies ist eine der ersten Studien, die tatsächlich eine Phosphatspeicherung in einer Tierzelle fand“, sagte Rebekka Wild gegenüber Gemma Conroy von Nature. Wild, ein Strukturbiologe bei der staatlichen französischen Forschungsorganisation Centre national de la recherche scientifique, war an der Studie nicht beteiligt.

"Es ist wirklich aufregend."

Forscher haben ein neues Organell in den Darmzellen der Fruchtfliege entdeckt – eine Überraschung in einem der am besten untersuchten Modelle der Wissenschaft.

Was sind Organellen?Eine Organelle ist eine Struktur innerhalb der Zelle, die einem Organ ähnelt – spezialisierte Komponenten, die bestimmte Aufgaben erfüllen und es der gesamten Zelle ermöglichen, zu funktionieren, genau wie Ihr Herz, Ihre Lunge und Ihre Leber dies für Ihren gesamten Körper tun.

Sie erinnern sich wahrscheinlich an einige der großen Fragen aus dem Biologieunterricht: Der Zellkern speichert den genetischen Code; Mitochondrien versorgen die Zelle mit Energie; Ein Flagellum lässt eine Zelle herumschwimmen. Aber trotz der langen Untersuchung von Zellen – im Wesentlichen seit der Erfindung des Mikroskops – finden wir immer wieder neue Organellen, darunter eines in geruchsempfindlichen Neuronen, die erst im vergangenen Winter entdeckt wurden.

Es zeige die Geheimnisse, die immer noch im Inneren von Zellen verborgen sind, sagte der Genetiker Charles Xu von der Rockefeller University, der die in Nature veröffentlichte Arbeit als Doktorand im Labor von Norbert Perrimon an der Harvard Medical School durchführte, gegenüber Conroy.

„Die Schönheit ist da, sie wartet nur darauf, von uns entdeckt zu werden.“

Fotos für uns: Phosphat spielt in unserer Physiologie eine Reihe wichtiger Rollen. Es ist ein wichtiger Bestandteil des Zahnschmelzes und anderer Stoffe, die die Zähne robust machen, es ist für die Mineralisierung der Knochen verantwortlich und es ist ein wichtiger Bestandteil von Zellmembranen, DNA, RNA und Proteinen.

Xu machte sich nicht auf die Jagd nach Organellen; Er wollte die Rolle von Phosphat bei der Steuerung der Geweberegeneration bei Fruchtfliegen untersuchen, berichtete Conroy.

Dazu fütterte das Team Fruchtfliegen mit Phosphonoameisensäure, die die Aufnahme von Phosphor (aus dem Phosphat gewonnen wird) in Zellen verhindert. Als die Forscher die Zellen untersuchten, stellten sie fest, dass das Abschalten dieser Versorgung zu einer Steigerung der Zellproduktion führte.

Die Organellen, PXo-Körper genannt, fungieren als Reservoir für einen lebenswichtigen Elektrolyten.

Um herauszufinden, warum, untersuchten Xu und Kollegen, wie Phosphat die Genexpression beeinflusst. Sie haben sich für ein Gen namens PXo entschieden, das einem in Säugetieren vorkommenden Gen für die Bildung phosphatempfindlicher Proteine ​​ähnelt. Wenn der Phosphatspiegel niedrig war, war die Expression von PXo reduziert, was zu einem Anstieg der Zellteilung führte. Umgekehrt verlangsamte sich die Teilung, als man PXo so manipulierte, dass es sein Protein überexprimierte.

Das Team markierte das PXo-Protein mit einem fluoreszierenden Marker, um es zu verfolgen – und stellte fest, dass es an mysteriösen Strukturen im Inneren der Zelle beteiligt ist.

„Diese waren deutlich sichtbar“, sagte Xu zu Conroy, „und wir fragten uns, was sie waren.“

Eine neue Organelle: Bei näherer Betrachtung fand das Team ovale Strukturen, die aus mehreren Membranschichten bestehen und über die das PXo-Protein das Phosphat transportiert. Passenderweise als PXo-Körper bezeichnet, wandelte das Organell dann das Phosphat in Phospholipide um, die Zellen für den Membranaufbau verwenden.

Als die Phosphataufnahme der Fruchtfliegen reduziert wurde, brachen die PXo-Körper auf, schütteten ihre Phospholipide aus und lösten ein Stresssignal aus, das die Zellteilung ankurbelte. (Die Steigerung der Zellproduktion könnte ein Weg sein, den Phosphatspiegel zu stabilisieren, sagte Xu zu Conroy; die Idee ist, dass mehr Zellen mehr von dem plötzlich herumschwebenden Phosphat absorbieren können.)

Die Entdeckung könnte eine Suche nach phosphatspeichernden Organellen bei anderen Tieren – einschließlich Menschen – auslösen. Weitere Forschung könnte uns auch helfen herauszufinden, wie die Organelle in das Leben der Zelle passt, wie sie mit den anderen interagiert und wie sie sich im Laufe der Zeit verändert.

„Es hat die Tür zu vielen anderen Fragen geöffnet“, sagte Xu.

Anmerkung des Herausgebers: Diese Geschichte wurde am 17.05.23 aktualisiert, um besser wiederzugeben, wo die Recherche stattfand. Während er derzeit an der Rockefeller University ist, führte Xu die Arbeit als Doktorand in Harvard durch.

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