De nouvelles recherches du laboratoire Lippincott-Schwartz du campus de recherche Janelia de HHMI sont présenté à Cell Bio 2022 fournit un regard rapproché sur les molécules individuelles qui facilitent la communication entre les structures cellulaires. La nouvelle recherche, qui est également publiée sous forme de préimpression sur bioRxivmontre que ces attaches moléculaires sont beaucoup plus dynamiques et complexes qu’on ne le pensait auparavant, révélant de nouvelles informations sur leur rôle dans le maintien des cellules en vie.
Des complexes protéiques appelés attaches moléculaires se forment sur les sites de contact où les membranes des organites se touchent, aidant au transfert de molécules à travers ces sites et permettant la communication entre les organites.
Les scientifiques savaient que cette interface était importante pour de nombreux processus biologiques, mais il était difficile d’imager les molécules individuelles et de comprendre pleinement ce qui se passait sur ces sites de contact. De nombreux scientifiques pensaient que ces attaches étaient des complexes protéiques stables qui restaient aux sites de contact.
La microscopie électronique à balayage par faisceau ionique focalisé (FIB-SEM) révèle l’association entre le réticulum endoplasmique et les sites de contact mitochondriaux et la biologie connue associée au site de contact. Mitochondries (bleu), ER (cyan), membrane ER à distance d’attache approximative de l’attache organite VAPB (rouge). Crédit : Obara et al.
La nouvelle étude a utilisé la microscopie électronique 3D et l’imagerie monomoléculaire à grande vitesse de cellules vivantes pour examiner de plus près les liens moléculaires entre le réticulum endoplasmique et les mitochondries en temps réel.
Les chercheurs ont découvert que ces attaches sont en mouvement constant, ne restant au site de contact que quelques secondes avant d’être échangées avec d’autres attaches. Les attaches lient et délient continuellement les organites ensemble et modifient la taille et la configuration du site de contact en réponse aux changements dans la cellule.
La microscopie de localisation de suivi de photoactivation de particules uniques (sptPALM) suit le mouvement des molécules d’attache individuelles, tout en capturant simultanément l’emplacement de l’ER et des mitochondries. Crédit : Obara et al.
Ces changements constants peuvent aider à expliquer comment les cellules peuvent réagir si rapidement aux changements et suggèrent que ces attaches moléculaires pourraient agir comme des centres de communication modulaires pour coordonner la physiologie cellulaire.
Les nouvelles découvertes montrent l’importance de l’imagerie cellulaire dynamique et pourraient aider à comprendre certaines maladies neurodégénératives. La nouvelle recherche suggère qu’une mutation associée à la SLA affecte la capacité d’une attache à se lier et à se délier au site de contact, perturbant potentiellement une communication cellulaire efficace.
L’analyse par microscopie de localisation de suivi de photoactivation de particules uniques (sptPALM) montre comment les molécules d’attache d’organite unique se comportent avant et après l’interaction du site de contact. Même dans un court laps de temps, de nombreuses molécules d’attache différentes ont exploré chaque site de contact. Les molécules d’attache ne résidaient que brièvement dans un site de contact, la plupart des molécules quittant le site en quelques secondes. Crédit : Obara et al.
Plus d’information:
Christopher J. Obara et al, Le mouvement des attaches moléculaires uniques révèle des sous-domaines dynamiques aux sites de contact ER-mitochondries, bioRxiv (2022). DOI : 10.1101/2022.09.03.505525