Trūksta vienos molekulės, o ląstelių pasaulis yra tuščias

Anonim

Ląstelės dauginamos pasikartojančios: auga, kopijuoja jų komponentus ir galiausiai suskaidoma į dvi dalis. Daugelis ligų yra susijusios su defektuotu ląstelių dalijimu; vėžys yra vienas iš jų. Todėl vyrų gydymo ieškojimas yra labai svarbus supratimo mechanizmams, atliekantiems šį suskirstymą. Ženevos universiteto (UNIGE), Šveicarijos mokslininkai, bendradarbiaudami su IMBA institutu molekulinės biotechnologijos Vienos BioCenter (VBC) ir Weill Cornell medicinos koledže Niujorke, ypač atkreipė dėmesį į ESCRT vaidmenį baltymai, kurie yra atsakingi už ląstelių membranų skaidymą. Šie baltymai surenka spiralėse, kurie palaipsniui sukelia membranos skilimą, spiralus, kurie nuolat atnaujinami patys naudojant Vps4 molekulę. Be šios molekulės, atnaujinimas sustoja, galų gale neleidžiama membrana išskaidyti. Šis tyrimas, paskelbtas žurnale Nature Cell Biology, atskleidžia naują požiūrį į kovą su vėžiu ir ŽIV, kuris abu priklauso nuo ląstelių dalijimosi.

Ankstesniame tyrime UNIGE mokslų fakulteto Biochemijos katedros profesoriaus Aurélien Roux vadovaujama komanda atrado, kad ESCRT baltymai surenka spiralėmis, struktūra, kuri yra unikali tarp daugelio organizmo sukurtų formų. filamentiniai baltymai. Kodėl ši unikali forma? Ląstelių dalijimosi metu ląstelės sutampa savo centre, kad atskirtų dvi dukterines ląsteles. Šio etapo pabaigoje, pavadintoje citokinezės, tarp ląstelių išlieka labai plona jungtis, plazmos membranos vamzdis - ląstelės oda - vadinamas "citoplazminiu tiltu". ESCRT baltymų suformuotos spiralės apvyniojamos aplink šio vamzdžio vidinį paviršių ir suspaudžia ją, kad būtų galima ją išardyti, etapas vadinamas skilveliu. Profesoriaus "Roux" komanda parodė, kad šie spiralai elgėsi taip, kaip laikrodžio spyruoklės, o tai parodė scenarijų, kuriame labiau surinkti ESCRT baltymai, tuo glaudžiai jie buvo suspausti.

Tyrimai atliekami tuo pačiu metu in vitro ir in vivo

Ištyrus, kodėl šios molekulės surinktos spiralėmis, UNIGE mokslininkai ištyrė asamblėjos dinamiką. Iki šiol mokslininkai manė, kad jie surinkti kaip "Lego" blokai, o baltymai laipsniškai papildomi konstrukcija, neišeinant iš jos. Šiame naujajame tyrime biochemistai galėjo paneigti šią hipotezę. Norėdami tai padaryti, jie suvienijo jėgas su Gerlich grupe IMBA, Vienos Biocenter, tuo pačiu metu atliekant eksperimentą in vivo (Vienos mokslininkų dalis) ir in vitro (Genevano mokslininkų dalis).

"Mūsų pusėje mes stebėjome ESCRT baltymų dinamiką, išskirdami juos į plokščią dirbtinę membraną, kurią mes sukūrėme naudojant lipidus, ant kurių mes įdėjome ESCRT baltymų kompleksus", - aiškina UNIGE mokslinis bendradarbis Nicolas Chiaruttini. "Ir priešingai nei mes manėme, baltymai nesudaro standžios fiksuotos spiralės, kuri yra suspausta, vietoj to yra pastovus baltymų atnaujinimas, sukuriant elastingus, judančius spiralius nuolat judant". Naudodamas naują vaizdo gavimo būdą, komanda, vadovaujama Simon Scheuring Niujorke, bendradarbiaudama su UNIGE komanda, galėjo tiesiogiai vizualizuoti šių spiralių dinamiką ir lankstumą. Atliekant tolesnius tyrimus, biochemistai pastebėjo, kad šis atsinaujinimas neįvyks be Vps4 molekulės, kuri yra neatsiejama ESCRT baltymų komplekso dalis. "Vps4 yra žinomas dėl molekulių išmontavimo į polimerines struktūras", - sako Aurélien Roux. "Taigi tai yra nepakeičiama membranų skaidymo medžiaga tiek, kiek ji leidžia atnaujinti spiralę".

Verta pažymėti, kad Vienos mokslininkai pasiekė tas pačias išvadas. "Per mūsų stebėjimus judėjimo kameroje buvo nustatyta, kad Vps4 yra būtinas spiralų atnaujinimui", - aiškina IMBA-VBC tyrinėtojas Beata Mierzwa. Dar svarbiau, kad komanda pastebėjo, kad Vps4 nebuvimas ar inaktyvavimas slopino ląstelių susiskaidymą 50% atvejų ir reikšmingai jį atidėjo dar 50%. Taigi, VPS4 ir nuolatinis ESCRT atnaujinimas yra būtini susilpninti. "Retai galima atlikti eksperimentus in vivo ir in vitro vienu metu, o tai, kad rezultatai sutampa, tvirtai nustato mūsų tyrimą".

Kitas būdas kovoti su vėžiu ir ŽIV

Vėžys yra būdingas pernelyg daugybei ligonių ląstelių. Išaiškindama Vps4 molekulės vaidmenį ląstelių dalijimosi srityje, mokslininkai turi dešifravimo mechanizmus, kurie gali būti taikomi kaip nauji gydymo būdai, kurie, pavyzdžiui, tiesiogiai užkerta kelią ESCRT baltymų atnaujinimui, taip užkirsdami kelią ligos plitimui. Panašiai, kai ląstelė yra užkrėta žmogaus imunodeficito virusu, viruso dalelės pumpuoja iš membranos, tada galiausiai atsiranda nuo jo, kad užkrėstų kitas ląsteles. Virusas taip pat turi atskirti ląstelių membraną, kad būtų išlaisvintas ir skleisti ligą - tai etapas, kurį taip pat atlieka ESCRT baltymai. Čia dar kartą, nukreipta į Vps4 molekulę, gali užkirsti kelią viruso palikimui užkrėstoje ląstelėje.

Pagrindinis tyrimo tikslas - ne surasti naujus vaistus nuo vėžio ar AIDS, bet suprasti, kaip ESCRT ir Vps4 dalyvauja ląstelių dalijime ir virusų replikoje, "teikia žinias, būtinas šių ligų gydymui, ir raktinius žodžius apie galimas sąveikas tarp gydymo ", daro išvadą Aurélien Roux.

menu
menu