Hvad har dine celler til fælles med en salatdressing?

Vores celler er delt op i rum, der adskiller funktioner, som ikke skal blandes sammen. De fungerer lidt på samme måde som burene i en Zoologisk Have, der holder for eksempel løver og pingviner hver for sig.

Uden bure ville man kun have løver og en bunke dun.

Celler har også funktioner, der helst skal holdes adskilt. For eksempel skal det rum – eller den organel, som det egentlig hedder – der opbevarer vores arvemasse, helst ikke blandes sammen med den organel, der nedbryder unødvendigt materiale.

Organeller er normalt omkranset af en membran, der fungerer som en væg, der adskiller den fra resten af cellen. For nylig er der dog opdaget en ny type organeller uden membraner - såkaldte membranløse organeller.

Umiddelbart virker det som en selvimodsigelse.

For hvordan kan der være tale om en organel, hvis den ikke har en membran som væg imod omverdenen? Og hvordan kan den holde løverne og pingvinerne adskilt uden et hegn?

Membranløse organeller minder om olie-eddike-dressing

Membranløse organeller dannes, når proteiner samler sig til mikroskopiske dråber, på samme måde som olie laver dråber i eddiken.

Uanset hvor meget du rører, kan du ikke få olien til at fordele sig jævnt i eddiken, som mest består af vand. Olien samler sig til dråber igen kort efter, at du holder op med at røre.

Det sker, fordi oliemolekylerne hellere vil være sammen med hinanden end med vandet. Membranløse organeller dannes også, fordi nogle proteiner helst vil være sammen med andre proteiner, der ligner dem selv.

Evnen til at danne membranløse organeller er kodet ind i disse proteiners struktur. Derfor dannes organellerne spontant, når de rette proteiner er til stede.

Dette gør det muligt at genskabe organellerne i reagensglas og studere dem under kontrollerede betingelser.

Men hvordan kan membranløse organeller holde processer adskilt?

Når først en dråbe er dannet, vil den enten tiltrække eller frastøde andre molekyler. For eksempel foretrækker frugtfarve vand fremfor olie, på samme måde som et vandbassin tiltrækker pingviner og frastøder løver.

Man kan derfor adskille løver og pingviner uden et hegn ved at udnytte deres forskellige foretrukne omgivelser. Pingvinerne pladrer gladeligt rundt i bassinet, imens løverne foretrækker at holde poterne tørre.

Membranløse organeller skaber et unikt indre miljø på samme måde: Nogle molekyler bliver tiltrukket så kraftigt, at der kan være tusindfold forskel på koncentrationen indeni og udenfor organellet.

Membranløse organeller er alle vegne

Da forskere først foreslog, at der eksisterede membranløse organeller, troede store dele af forskningsverdenen ikke på dem.

Indenfor de seneste år er det dog blevet klart, at membranløse organeller er alle vegne i cellen. Det tyder på, at membranløse organeller er en almindelig måde at holde styr på cellens processer.

Membranløse organeller er anderledes end traditionelle organeller, da de kan dannes og opløses hurtigt. Dermed kan cellen tænde en proces midlertidigt ved at bringe molekyler sammen i et organel eller slukke en proces ved at pakke molekylerne væk i et andet.

Opdagelsen af membranløse organeller forklarer også en ny type sygdomsmekanismer, hvor årsagen til sygdommen er, at der enten dannes dråber, hvor der ikke burde, eller omvendt.

Det sker for eksempel i visse familiære former for hjernesygdommen amyotrofisk lateral sklerose (ALS), hvor mutationer i genet C9orf72 gør, at der dannes den forkerte type dråber.

Da membranløse organeller kan forårsage sygdomme, giver det også mulighed for en ny type lægemidler.

De fleste lægemidler er molekyler, der enten tænder eller slukker for et protein. De seneste par år er der dog poppet firmaer op, der udvikler lægemidler rettet imod membranløse organeller.

\ Læs mere

Gamere løste molekylærbiologisk virusgåde

Nyt instrument hjælper os til at forstå membranløse organeller

Nye forskningsområder kræver nyt specialiseret udstyr. Selvom dråberne er så små, at de kun kan ses under et mikroskop, er de stadigvæk tusinde gange større end de strukturer, vi molekylærbiologer er vant til at studere.

Vores forskningsgruppe har lige fået en bevilling fra Carlsbergfondet til at anskaffe et instrument, der tillader os at måle dannelsen af disse proteindråber. Det bliver en uvurderlig arbejdshest i mange projekter på vores institut, der omhandler membranløse organeller.

Evolutionen har udviklet mange forskellige membranløse organeller, hvilket må betyde, at de er funktionelt vigtige. Dette antyder, at de kan være nyttige i bioteknologi, der efterligner lignende biologiske processer.

Med støtte fra Novo Nordisk Fonden forsøger min gruppe at udvikle kunstige membranløse organeller, der gør mikroorganismer som eksempelvis gær mere effektive til bioteknologisk produktion.

Når løver og pingviner deler et bur, bliver det aldrig godt for nogen af dem.

Ved at lave en ny organel håber vi, at det vil være muligt at optimere den til enzymer, der laver værdifulde naturlige kemikalier som for eksempel bruges til at producere lægemidler.

\ Læs mere

Kemiske stress-faktorer kan ændre vores celler