В последние годы широко обсуждаются функции немембранных органелл в эукариотических клетках, а также признается, что образование и рассасывание немембранных органелл - регулируемые процессы. Однако до сих пор остается неизвестным, как регулируется слияние и деление немембранных органелл и какие клеточные сигналы в этом участвуют.
Отвечая на этот вопрос, команда академика Минцзе Чжана провела исследование регуляции слияния и деления немембранных органелл, используя постсинаптические уплотнения (PSD) в качестве платформы. 18 января 2024 года они опубликовали в журнале Molecular Cell научную работу под названием «Phosphorylation-dependent membraneless organelle fusion and fission illustrated by postsynaptic density condensates», в которой предложили молекулярный механизм, с помощью которого фосфорилирование SAPAP регулирует слияние и разделение двух мембранных органелл, PSD core и PSD pallium.
Команда академика Чжана всегда уделяла особое внимание исследованию фазового разделения в синапсах. Еще восемь лет назад они впервые обнаружили явление фазового разделения белковых комплексов PSD, что послужило важной теоретической основой для понимания патогенеза различных неврологических заболеваний. Объем PSD невелик, и его структуру можно увидеть только под электронным микроскопом, что делает изучение пластичности PSD очень сложным.
Фосфорилирование SAPAP регулирует слияние и разделение PSD
Работа Доктора Хаовэй Ву и его коллег, представленная в журнале Molecular Cell, раскрывает регуляторные эффекты фосфорилирования SAPAP на слияние и деление немембранных органелл, PSD core и PSD pallium, предполагая, что немембранные органеллы также могут подвергаться регулируемому слиянию и делению по аналогии с мембранными органеллами. В будущем команда академика Чжана продолжит изучение влияния фосфорилирования SAPAP на поведение мыши и других регуляторных механизмов слияния и деления немембранных органелл.
Криостат RWD в лаборатории доктора Хаовэя Ву
Несмотря на то, что команда Чжана уже давно приступила к изучению соответствующих тем, в процессе исследования они все равно столкнулись с трудностями. При измерении расстояния между PSD core и PSD pallium в срезах мозга мыши использовалась стохастическая оптическая реконструктивная микроскопия (STORM), которая требовала иммунофлуоресцентного окрашивания срезов мозга мыши. Однако структура PSD очень плотная, что привело к трудностям в иммуноокрашивании белков-скаффолдов в PSD. В конце концов, благодаря обсуждениям с коллегами и постоянным попыткам, проблема была решена путем уменьшения времени фиксации и толщины срезов мозга.
В этом эксперименте для изучения взаимодействия между SAPAP и его предшествующим белком PSD-95 использовались изотермическая титрационная калориметрия (ИТК) и многоугловое светорассеяние miniDAWN. Конфокальная лазерная сканирующая микроскопия использовалась для наблюдения за процессом фазового перехода. Первичная культура нейронов использовалась для изучения функции SAPAP в нейронах. Для измерения расстояния между PSD core и PSD pallium в срезах мозга мыши использовали систему STORM.
Криостат RWD Minux® FS800 использовался для получения срезов мозга мышей для стабильного контроля температуры, что внесло большой вклад в создание очень тонких срезов мозга толщиной 5 мкм, отметил доктор Хаовэй Ву. Данный криостат отлично подошел для задач лаборатории Хаовэй Ву так как он поддерживает стабильную температуру, а переключение температуры происходит быстро.
