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Les levures affamées sont de minuscules thermomètres vivants


Les membranes sont cruciales pour nos cellules. Chaque cellule de votre corps est entourée d'une seule. Et chacune de ces cellules contient des compartiments spécialisés, ou organites, qui sont également entourés de membranes.

Les membranes aident les cellules à effectuer des tâches telles que la décomposition des aliments pour l'énergie, la design et le démantèlement des protéines, le suivi des circumstances environnementales, l'envoi de signaux et la décision de se diviser.

Les biologistes ont longtemps lutté pour comprendre précisément remark les membranes accomplissent ces différents kinds de tâches. Les principaux composants des membranes - de grosses molécules ressemblant à des graisses appelées lipides et des molécules compactes comme le cholestérol - constituent de grandes barrières. Dans tous les cas, sauf quelques-uns, on ne sait pas comment ces molécules aident les protéines dans les membranes à faire leur travail.

Dans un report publié le 25 janvier dans les Actes de l'Académie nationale des sciences, une équipe de l'Université de Washington s'est penchée sur la séparation des phases dans la levure bourgeonnante - le même champignon unicellulaire renommé pour la boulangerie et le brassage - et rapporte que la vie les cellules de levure peuvent réguler activement un processus appelé séparation de stage dans l'une de leurs membranes. Pendant la séparation des phases, la membrane reste intacte mais se divise en plusieurs zones ou domaines distincts qui séparent les lipides et les protéines. Les nouvelles découvertes montrent pour la première fois qu'en réponse aux disorders environnementales, les cellules de levure régulent avec précision la température à laquelle leur membrane subit une séparation de phases. L'équipe à l'origine de cette découverte suggère que la séparation de section est probablement un mécanisme de "commutation" que ces cellules utilisent pour régir les varieties de travail effectués par les membranes et les signaux qu'elles envoient.

"Des travaux antérieurs ont montré que ces domaines peuvent être observés dans les membranes des cellules de levure vivantes", a déclaré l'auteur principal Chantelle LeveilIe, doctorante en chimie à l'UW. "Nous avons demandé  : s'il est vital pour une cellule d'avoir ces domaines, alors si nous modifions l'environnement de la cellule - en les faisant croître à différentes températures - la cellule s'en soucierait-elle et consacrerait-elle de l'énergie au maintien de la séparation des phases dans ses membranes ? la réponse claire est oui, c'est le cas ! "

Des recherches antérieures ont montré que lorsque le sucre est abondant, la vacuole de la cellule de levure - un organite essential pour le stockage et la signalisation - grossit et sa membrane apparaît uniforme au microscope. Mais lorsque les réserves de nourriture diminuent, la vacuole subit une séparation de phase, avec de nombreuses zones rondes apparaissant dans la membrane de l'organite.

Dans cette nouvelle étude, Leveille et ses co-auteurs – professeur de chimie UW Sarah Keller, professeur de biochimie UW Alexey Merz et Caitlin Cornell, précédemment doctorante en chimie UW – ont cherché à comprendre si la levure peut réguler activement la séparation des phases. Léveillé a fait pousser de la levure à leur température de laboratoire typique de 86 F avec beaucoup de nourriture. Après la diminution de la nourriture, les membranes des vacuoles des cellules de levure ont subi une séparation de period, comme prévu. Lorsque Léveillé a brièvement augmenté la température dans l'environnement de la levure d'environ 25 degrés Fahrenheit, les domaines ont disparu. Ensuite, Léveillé a cultivé la levure à une température moreover froide - 77 F au lieu des 86 F normaux - et a découvert que les domaines disparaissaient à environ 25 degrés au-dessus de cette nouvelle température. Lorsqu'elle a fait pousser de la levure dans des ailments encore in addition froides, à 68 F, la séparation des phases a de nouveau disparu approximativement 25 degrés de moreover que leur température de croissance.

Ces expériences ont montré que les cellules de levure maintenaient toujours une séparation de period dans la membrane de la vacuole jusqu'à ce que la température s'élève à approximativement 25 degrés au-dessus de leur température de croissance.

"Nous pensons que c'est un signe clair que les cellules de levure fabriquent la membrane vacuole dans différentes conditions environnementales pour maintenir cet état consistent de séparation de period", a déclaré Leveille.

La séparation des phases dans la membrane vacuole joue probablement un rôle critical dans la levure, a-t-elle ajouté.

"Ce résultat suggère que la séparation des phases membranaires pour la levure est probablement une porte à double sens", a déclaré Leveille. "Par exemple, si jamais les cellules retrouvaient de la nourriture, elles voudraient revenir à leur état d'origine. Les levures ne veulent pas trop s'éloigner de la transition."

Des recherches futures pourraient identifier d'autres composants membranaires qui affectent la capacité de la membrane vacuole à se séparer en phases, ainsi que les conséquences de sa séparation en phases. Les biologistes savent que lorsque les domaines apparaissent dans la membrane de la vacuole de levure, la cellule cesse de se diviser. Ces deux événements peuvent être liés car la membrane de la vacuole de levure contient deux complexes de protéines importantes pour la division cellulaire. Lorsque les complexes sont éloignés, la division cellulaire s'arrête.

"La séparation des phases dans la vacuole se produit juste au minute où la cellule de levure doit arrêter de se diviser parce que son approvisionnement alimentaire est épuisé", a déclaré Merz. "Une idée est que la séparation de stage est le mécanisme que la cellule de levure" utilise "pour séparer ces deux complexes protéiques et arrêter la division cellulaire."

Dans les cellules de la levure à l'homme, les complexes protéiques intégrés dans les membranes affectent le comportement cellulaire. Si des recherches supplémentaires montrent que la séparation des phases dans la vacuole de la levure régule la division cellulaire, ce serait probablement le leading exemple rigoureux de régulation cellulaire par cette propriété autrefois négligée des membranes.

"La séparation des phases pourrait être un mécanisme commun et réversible pour moduler de très nombreux styles de propriétés cellulaires", a déclaré Keller.

Cornell est maintenant chercheur postdoctoral à l'Université de Californie à Berkeley. La recherche a été financée par les Countrywide Institutes of Wellness et la National Science Foundation.