PDF Basket
Jedną z kluczowych struktur biorących udział w podziale komórek eukariotycznych posiadających jądro jest pierścień aktomiozynowy – złożony krąg białek, który kurczy się, dzieląc komórki na dwie części.
Pierścień ten zachowuje się podobnie do mięśni – białka motoryczne miozyny pociągają za filamenty zbudowane z aktyny – ale jego układ jest o wiele bardziej skomplikowany. Ta maszyneria komórkowa składa się z ponad 120 różnego rodzaju białek obecnych w różnych ilościach. Ponadto co około 40 sekund dochodzi do wymiany komponentów, co niezwykle utrudnia naukowcom badanie ich pod mikroskopem.
„Możemy to porównać do rodzinnej sesji zdjęciowej, podczas której członkowie ciągle się wiercą”, mówi Mohan Balasubramanian, profesor nauk biomedycznych na Uniwersytecie w Warwick.
Praca od podstaw
„Chcąc coś zrozumieć, musisz to zbudować”, dodaje Balasubramanian. Zespół finansowanego przez UE i wspieranego przez Europejską Radę ds. Badań Naukowych projektu ACTOMYOSIN RING miał za zadanie odtworzyć pierścień z jego poszczególnych elementów. Wykorzystując komórki drożdży jako modele oraz najnowsze techniki biochemiczne i techniki obrazowania, naukowcy oczyścili wszystkie białka pierścienia, a następnie zrekonstruowali jego budowę.
W toku prac dokonali kluczowych obserwacji dotyczących właściwości fizycznych struktury pierścienia. „Biofizyka filamentów aktynowych odgrywa bardzo ważna rolę w składaniu pierścienia”, mówi Balasubramanian. „Po złożeniu pierścień próbuje przyjąć kształt o najmniejszym zakrzywieniu, chyba że uniemożliwiają mu to inne białka”. Ustalenia badaczy pozwoliły im rozpoznać kilka kluczowych białek odpowiedzialnych za utrzymanie filamentów aktynowych w ich zakrzywionej formie.
Jednym z najważniejszych osiągnięć zespołu było opracowanie metody oczyszczania aktyny. Aktyny nie trzeba już pobierać z mięśni szkieletowych zwierząt – można teraz pozyskiwać jej geny z dowolnego organizmu i wytwarzać potrzebne białka w laboratorium przy użyciu zmodyfikowanych drożdży.
Nowe możliwości w badaniach w dziedzinie opieki zdrowotnej
Zdaniem Balasubramaniana ustalenia zespołu mogą mieć ogromny wkład w badania medyczne. „Mutacje aktyny mogą prowadzić do rozwoju wielu schorzeń – istnieje czterysta lub pięćset różnych mutacji aktyny, które wywołują choroby u ludzi”, wyjaśnia badacz. Około 70 mutacji w genie aktyny w sercu prowadzi do rozwoju kardiomiopatii, czyli choroby mięśnia sercowego.
Opracowany przez naukowców system może być wykorzystywany do oczyszczania wadliwych białek pierścienia aktomiozyny i poszukiwania nowych związków, które pomogłoby rozwiązać ten problem. „Niezmiernie cieszymy się, że nasza praca doprowadziła do komercjalizacji i powstania nowego leku, czego na początku nawet nie mieliśmy w planach”, zauważa Balasubramanian. Zespół planuje wkrótce ubiegać się o dalsze dofinansowanie unijne od Europejskiej Rady ds. Badań Naukowych, dzięki któremu pogłębi badania w tej dziedzinie.