Внутри клеток, белок "моторы" действовать как грузовики на крошечных сотовых магистралях, чтобы доставлять жизненно важные грузы.
Теперь команда исследователей из Университета Рутгерса в Нью-Брансуике обнаружила, как клетки используют ферменты для управления движением и "строящаяся проезжая часть" знаки на магистралях сотовой связи.
"Чтобы оставаться в живых и функционировать, каждая клетка нашего тела должна транспортировать грузы в нужное место внутри клетки в нужном количестве и в нужное время," сказал Роберт О’Хаган, ведущий автор нового исследования и доцент Института генетики человека в Нью-Джерси и факультета генетики Университета Рутгерса в Нью-Брансуике. "Таким образом, должна быть большая организация в том, как регулируется транспорт внутри клетки, и теперь мы знаем намного больше о том, как это происходит."
Исследование, опубликованное сегодня в журнале Current Biology, имеет значение для будущих методов лечения травм спинного мозга и нервов, а также нейродегенеративных заболеваний. Среди соавторов: Малан Сильва, получивший докторскую степень в Рутгерском университете; Винни Чжан, Себастьян Беллотти и Ясмин Рамадан, получившие степень бакалавра в Рутгерском университете; и профессор Морин М. Барр, возглавляющий лабораторию Барра в Институте генетики человека в Нью-Джерси и факультет генетики Школы гуманитарных и естественных наук.
По словам О’Хагана, магистрали внутри клеток называются микротрубочками, а белки, называемые кинезинами и динеинами, действуют как двигатели и, по сути, являются грузовыми автомобилями в клетках. Моторные белки перемещают грузы по магистралям микротрубочек, но центральным вопросом клеточной биологии является то, как организован внутриклеточный транспорт и системы магистралей. Вопросы включают в себя то, как моторные белки знают, куда идти и насколько быстро им нужно двигаться.
Команда под руководством Рутгерса изучила C. elegans, микроскопического круглого червя, и изучил микротрубочки в ресничках – волосовидных органеллах, которые выступают из клеток и выполняют сенсорные задачи. Ученые обнаружили, что TTLL-11 – это фермент, который ставит дорожные знаки, состоящие из глутамата аминокислоты, на магистрали микротрубочек, чтобы регулировать скорость грузовых автомобилей с белком. По словам О’Хагана, CCPP-1 – это фермент, который устраняет эти дорожные знаки с глутаматом, когда их слишком много.
"Работая вместе, они, кажется, регулируют скорость двигателей, которые перемещают грузы по микротрубчатым магистралям," он сказал.
Ученые также обнаружили, что глутаматы также могут действовать как "строящаяся проезжая часть" знак, меняющий структуру шоссе, сказал он.
Интересно, что эти ферменты участвуют в дегенерирующих клетках, которые имеют решающее значение для зрения, а также в нейронах, сказал О’Хаган. По его словам, исследование предполагает, что будущие методы лечения, нацеленные на эти ферменты, могут противодействовать нейродегенеративным заболеваниям или повреждению нервов, включая травмы спинного мозга.
"Картина, которая вырисовывается в результате исследований нашей и других лабораторий, заключается в том, что для того, чтобы нейроны регенерировали после травмы или выживали в головном мозге, они должны иметь возможность реорганизовать свои микротрубчатые магистрали и грузовые автомобили, чтобы доставлять туда нужные грузы. восстановить или поддерживать ячейку," он сказал.
"Еще многое предстоит открыть," добавил он. "Наш следующий шаг – посмотреть, как это работает в спинном мозге у млекопитающих, поэтому мы начали исследования нейронов спинного мозга крыс."