Νέα έρευνα αποκαλύπτει μια κρυφή πηγή βιοηλεκτρισμού στα κύτταρα
Πολλές βιολογικές διαδικασίες ρυθμίζονται από τον ηλεκτρισμό, από τις νευρικές παλμικές κινήσεις μέχρι τους καρδιοχτύπους και τη μετακίνηση μορίων μέσα και έξω από τα κύτταρα. Μια νέα μελέτη από επιστήμονες του Scripps Research φέρνει στο φως έναν μέχρι τώρα άγνωστο ρυθμιστή αυτού του βιοηλεκτρισμού: τις δομές που ονομάζονται συμπυκνώματα. Αυτές οι δομές είναι πιο γνωστές για τον ρόλο τους στην οργάνωση του κυττάρου, αλλά η μελέτη αυτή αποδεικνύει ότι μπορούν επίσης να λειτουργούν ως μικρές βιολογικές μπαταρίες, φορτίζοντας τη μεμβράνη του κυττάρου από μέσα.
Η ανακάλυψη και οι επιπτώσεις της
Η ομάδα των ερευνητών διαπίστωσε ότι όταν οι ηλεκτρικά φορτισμένες δομές συμπυκνωμάτων συγκρούονται με τις μεμβράνες των κυττάρων, προκαλούν αλλαγές στην τάση της μεμβράνης, επηρεάζοντας την ποσότητα ηλεκτρικού φορτίου που ρέει διαμέσου της μεμβράνης στο σημείο επαφής. Η ανακάλυψη, η οποία δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Small στις 18 Νοεμβρίου 2025, αναδεικνύει μια νέα θεμελιώδη πτυχή του τρόπου λειτουργίας των κυττάρων μας και θα μπορούσε στο μέλλον να βοηθήσει τους επιστήμονες στη θεραπεία ορισμένων ασθενειών.
Η λειτουργία των συμπυκνωμάτων
Τα συμπυκνώματα είναι οργανίδια – δομές μέσα στα κύτταρα που εκτελούν συγκεκριμένες λειτουργίες – αλλά σε αντίθεση με πιο γνωστά οργανίδια όπως ο πυρήνας και τα μιτοχόνδρια, δεν περιβάλλονται από μεμβράνες. Αντίθετα, συγκρατούνται από μια συνδυασμένη δράση μοριακών και ηλεκτρικών δυνάμεων. Εμφανίζονται επίσης εκτός των κυττάρων, όπως στις συνάψεις των νευρώνων. Τα συμπυκνώματα συμμετέχουν σε πολλές ζωτικές βιολογικές διαδικασίες, όπως η οργάνωση των κυττάρων, η συναρμολόγηση πρωτεϊνών και η σήμανση τόσο εντός όσο και μεταξύ των κυττάρων. Προηγούμενες μελέτες έχουν δείξει ότι τα συμπυκνώματα φέρουν ηλεκτρικά φορτία στην επιφάνειά τους, αλλά ελάχιστα είναι γνωστά σχετικά με το πώς οι ηλεκτρικές τους ιδιότητες σχετίζονται με τις κυτταρικές λειτουργίες.
Πειράματα και ευρήματα
«Μπορείτε να φανταστείτε τα συμπυκνώματα ως ηλεκτρικά φορτισμένα σταγονίδια μέσα στο κύτταρο, σαν μια μικρή μπαταρία», λέει ο πρώτος συγγραφέας της μελέτης, Άντονι Γκουρουνιάν, υποψήφιος διδάκτωρ που συμβουλεύεται από τον Ντενίζ και την αναπληρώτρια καθηγήτρια του Scripps Research, Κέρενα Λάσκερ. «Εφόσον τα συμπυκνώματα μπορούν συχνά να είναι φορτισμένα, θέλαμε να ελέγξουμε αν μπορούν να προκαλέσουν μεταβολές στην τάση της μεμβράνης του κυττάρου.»
Για να εξετάσουν αν τα συμπυκνώματα μπορούν να επηρεάσουν την ηλεκτρική τάση της μεμβράνης, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν μοντέλα κυττάρων που ονομάζονται Γιγαντιαία Μονοστιβάδα Σακουλάκια (GUVs). Για να μπορέσουν να οπτικοποιήσουν τις αλλαγές στην τάση, χρωμάτισαν τις μεμβράνες των GUV με μια βαφή που αλλάζει χρώμα σε απάντηση σε μεταβολές ηλεκτρικού φορτίου. Στη συνέχεια, τοποθέτησαν τα GUV στην ίδια δεξαμενή με εργαστηριακά παραγόμενα συμπυκνώματα και κατέγραψαν τις αλληλεπιδράσεις τους κάτω από το μικροσκόπιο.
Διαπίστωσαν ότι όταν τα συμπυκνώματα και τα GUV συγκρούονταν, προκαλούσαν τοπικές αλλαγές στο ηλεκτρικό φορτίο των μεμβρανών των GUV στο σημείο επαφής. «Αυτό είναι ένα από τα ενδιαφέροντα και καινοτόμα στοιχεία αυτής της μελέτης, καθώς η τάση της μεμβράνης του κυττάρου έχει παραδοσιακά θεωρηθεί ως μια ιδιότητα σε μεγαλύτερη κλίμακα», προσθέτει ο Ντενίζ. «Οι τοπικές αλλαγές στην τάση της μεμβράνης θα μπορούσαν να έχουν σημαντικές βιολογικές επιπτώσεις, για παράδειγμα, για τη λειτουργία των ιόντων καναλιών και άλλων πρωτεϊνών της μεμβράνης που ρυθμίζονται από την τάση.»
Με την ποικιλία της χημικής σύνθεσης των συμπυκνωμάτων, οι ερευνητές έδειξαν ότι όσο μεγαλύτερο ηλεκτρικό φορτίο φέρει ένα συμπύκνωμα, τόσο μεγαλύτερη είναι η επίδρασή του στην τάση της μεμβράνης του κυττάρου. Επίσης, βρήκαν ότι το σχήμα των συμπυκνωμάτων φαινόταν να σχετίζεται με τις μεταβολές στην τάση.
«Σε ορισμένες περιπτώσεις, οι τάσεις που προκαλούνται είναι αρκετά σημαντικές», καταλήγει ο Γκουρουνιάν.
