Prosty sposób na ułożenie białek na swoim miejscu
Unijni naukowcy odkryli prostą sztuczkę, dzięki której białka w komórkach mogą zostać prawidłowo rozmieszczone. Co więcej zespół wykazał, w jaki sposób odkrycie może przyczynić się do opracowania nowych metod leczenia nowotworów. Badania, których wyniki opisano w dwóch artykułach opublikowanych w czasopismach Cell i Nature, zostały sfinansowane z unijnego grantu Marie Curie. Bez systemu kontrolującego ich rozmieszczenie białka miałyby tendencję do równomiernego rozlokowywania się w komórce. Zatem w jaki sposób komórki radzą sobie z umieszczeniem białek, tam gdzie są one potrzebne? Zespół naukowców pod kierunkiem Herberta Waldmanna i Philippe'a Bastiaensa z Instytutu Fizjologii Molekularnej im. Maxa Plancka (MPI) w Niemczech wykorzystał najnowsze techniki mikroskopowe do śledzenia w czasie rzeczywistym transportu białek w żywych komórkach. Naukowcy skoncentrowali się na białkach, które muszą dotrzeć do zewnętrznej błony komórki. W tych białkach, w procesie zwanym "palmitoilacją", umieszczane są kwasy tłuszczowe pełniące niejako rolę etykiety z adresem. Wyniki badań pokazały, że palmitoilacja zachodzi w części komórki nazywanej aparatem Golgiego. Białka poddane palmitoilacji są przenoszone do błony komórkowej na powierzchni malutkich pęcherzyków, które są odrywane od aparatu Golgiego. Jednakże wnętrze komórki jest pełne różnego rodzaju błon i czasami białka po palmitoilacji nie docierają do miejsca swojego przeznaczenia, tylko przyczepiają się do nieodpowiednich błon. W takim przypadku specjalne enzymy usuwają kwasy tłuszczowe z białka (w procesie zwanym "depalmitoilacją"), uwalniając białko, które wówczas pływa swobodnie po komórce. Ostatecznie białko jest przechwytywane przez aparat Golgiego i proces rozpoczyna się ponownie. To rodzi pytanie, w jaki sposób aparat Golgiego rozpoznaje białka, które muszą zostać umieszczone na błonie komórkowej. Odpowiedź jest zaskakująco prosta. Na poziomie podstawowym białka są zbudowane z łańcuchów komponentów zwanych aminokwasami. Jeżeli na powierzchni białka dostępna jest cysteina to wyposażane jest ono w etykietę adresową z kwasów tłuszczowych. "Odkrycia te są milowym krokiem. Zmienią sposób prowadzenia badań w dziedzinie biologii komórkowej" - zauważa profesor Bastiaens. "Aby zrozumieć życie musimy, jako naukowcy, zrozumieć zasady, według których życie funkcjonuje. Koncentrowanie się na wielu różnych ścieżkach sygnalizacyjnych w komórce nie jest w sumie zbyt pomocne." Ponadto zespół już wykazał, w jaki sposób można wykorzystać jego odkrycia do poszukiwania nowych metod leczenia nowotworów. Molekuła sygnalizująca Ras jest białkiem poddawanym palmitoilacji, które w przypadku zmutowania może wywołać nowotwór. Molekuła ta działa wyłącznie wtedy, kiedy jest osadzona w błonie komórkowej. Całkowite wyłączenie jej powoduje, że nawet zdrowe komórki umierają, zatem naukowcy przyjęli odmienne podejście. Jak już wcześniej wspomniano każde białko poddane palmitoilacji, w tym także Ras, może przyczepić się do nieprawidłowej błony. Kiedy molekuła Ras przyczepi się do nieprawidłowej błony, enzym o nazwie APT1 (ang.: acyl protein thioesterase 1) odcina marker lipidów i uwalnia Ras, umożliwiając jej powrót do systemu transportu. Naukowcy stworzyli molekułę inhibitorową o nazwie palmostatin B, która blokuje działanie APT1. Wówczas, kiedy molekuła Ras trafi na nieprawidłową błonę, jest tam skutecznie blokowana. Doprowadza to z czasem do losowego rozmieszczenia molekuł Ras na różnych błonach komórki. Zważywszy na fakt, że molekuła Ras jest naprawdę szkodliwa wyłącznie wtedy, kiedy przyczepi się do zewnętrznej błony komórki, powtórne rozmieszczanie białek w ten sposób ogranicza sygnalizację Ras i powoduje, że komórki nowotworowe zaczynają wracać do zdrowia. "To było całkowicie nowatorskie podejście i tak naprawdę wbrew zdrowemu rozsądkowi. Dlatego zarzucono tę ścieżkę w badaniach farmaceutycznych" - wyjaśnia profesor Waldmann. "My z kolei postąpiliśmy w sposób następujący: zamiast hamować kierowany transport z aparatu Golgiego, wspomogliśmy losowe rozmieszczanie w komórce."
Kraje
Niemcy