Teadlased avavad rakkude suunatud liikumise saladused

Teadlased avavad rakkude suunatud liikumise saladused
Teadlased avavad rakkude suunatud liikumise saladused
Anonim

Aastaid on teadlased hämmeldunud selle üle, kuidas mõned rakud juhivad end kemikaali poole, mis levib ümber. Nüüd, ajakirja Science selle nädala numbris, tuvastavad Johns Hopkinsi teadlased valgu, mis koguneb raku esiotsa ja aitab rakkudel oma teed sihtmärgini "tunnetada".

"Gradientide tuvastamine on oluline kõiges alates põletikust, haigustega võitlemisest ja veresoonte kasvust kuni haavade paranemise ja sünnieelse arenguni," ütleb biokeemiaprofessor ja uuringu vanemautor Peter Devreotes.Tema sõnul toob see leid teadlasi ühe sammu lähemale selle keemilise tundlikkuse mehhanismi mõistmisele ja selle kasutamisele ravi väljatöötamisel.

"Kui me mõistame kemotaksise protsessi, võime tulevikus seda soodustada või pärssida," ütleb Devreotes. "See võib olla kasulik haavade paranemise soodustamisel, vähktõve ravimisel veresoonte kasvu aeglustamisel või põletiku vähendamisel, kontrollides seeläbi artriiti."

Protsessi, mille käigus rakud suudavad liikuda teatud sihtmärkide poole, nimetatakse kemotaksiks. Kui rakk soovib meelitada teist rakku, vabastab see signaalmolekule, mida nimetatakse kemoatraktantideks. Need molekulid liiguvad teise raku poole ja loovad selle ümber madala basseini. Seejärel liigub rakk allika poole, isegi kui vastuvõtliku raku esiosa lähedal on kemoatraktandi molekulide arv vaid 10 protsenti suurem kui tagaosas. Lisaks on raku üks serv, mida nimetatakse "juhtservaks", stimulatsioonile tundlikum, mis aitab rakku veelgi suunata sihtmärgi poole.Arvestades neid andmeid, mõtisklesid teadlased, kuidas teadis rakk, millises suunas liikuda ja kuidas ta määras oma esiserva?

Küsimustele vastamiseks on Devreotes ja tema kolleegid uurinud amööbi nimega Dictyostelium, mis käitub nagu paljud kemotaktilised rakud. See "sotsiaalne amööb" reageerib kemoatraktandile, mida nimetatakse cAMP-ks, ja selle reaktsioon võimaldab tal suhelda oma amööbidega ellujäämismanöövrites. Viimase kümnendi uuringud Dictyostelium'i kohta näitasid, et rakud kasutavad kemoatraktantide tajumiseks G-valkudega seotud retseptoreid. Nagu teisedki kemotaktilised rakud, tunnevad amööbid madalaid gradiente ja neil on ainult üks esiserv.

Devreotes ja tema kolleegid otsisid sotsiaalsetes amööbides ebaühtlaselt jaotunud valke, mis võiksid selgitada, kuidas rakud suunda tajuvad. Nad teadsid, et kui kemoatraktandi molekulid ühenduvad retseptoritele, muudavad retseptorid oma kuju ja see muutus tõmbab ligi rakumembraanides hõljuvaid G-valke.Kui teadlased uurisid retseptorite jaotust, leidsid nad aga, et retseptorid jagunesid rakus võrdselt.

1998. aastal osalesid Devreotes ja tema kolleegid loteriil, kui avastasid pärast mitmete rakkude sees olevate kemikaalide sorteerimist, et raku esiserv sisaldab suuremas koguses spetsiifilisi valke. Need valgud, mida nimetatakse PH domeeni sisaldavateks valkudeks, hõljuvad vab alt raku kehas, kuid G-valgu signaalide aktiveerimisel tõmmatakse need kõrvale. Teadlased kinnitasid fluorestseeruvad rohelised valgumärgised PH-domeeni valkudele ja vaatasid seejärel läbi mikroskoobi, et teha kindlaks, millisele rakupoolele need märgistatud valgud pärast cAMP-i allutamist flokkisid. Nad avastasid, et fluorestseeruvad valgud tähistasid membraanil usaldusväärselt kohti, kus G-valgu signaalid on aktiivsed.

Praeguses teaduses väidavad teadlased, et nad teavad, mis muudab raku esiserva stimulatsiooni suhtes tundlikumaks.Nad kinnitasid fluorestseeruva rohelise valgu G-valgu osa külge. Kui nad uurisid rakke mikroskoobi all, leidsid nad, et G-valgud olid kogunenud rakumembraanile esiserva suunas. Teises katses halvasid Hopkinsi teadlased rakud keemiliselt ja põhjustasid nende esiserva kaotamise. Uurijad leidsid, et G-valgud jaotusid seejärel raku välisküljel ühtlaselt ja rakud muutusid kõigis punktides võrdselt tundlikeks.

"See ütleb meile, et rakk suudab tajuda kogu oma pinda, kuid suudab juhtida ainult oma esiosaga, " ütleb Devreotes. Teadlased väidavad, et kuigi teised on väitnud, et valkude ebaühtlane jaotumine võib olla seotud kemotaksist, on nende valk esimene selline valk, mille puhul seda konkreetselt tuvastati.

Uuringu teised autorid on Tian Jin, Ning Zhang, Yu Long ja Carole Parent. Uuringut rahastasid riiklikud tervishoiuinstituudid.

- -JHMI- -

Meediakontakt: Kate O'Rourke (410)955-8665E-post: [email protected]

Populaarne teema