Az élő sejtek folyamatosan döntéseket hoznak arról, hogy az általuk termelt anyagokat milyen módon használják fel, azaz kiürítsék vagy lebontsák azokat. Az ELTE Anatómiai, Sejt- és Fejlődésbiológiai Tanszékének kutatói, valamint a Szegedi Biológiai Kutatóközpont Genetikai Intézetének kutatói közös munkájukban azt vizsgálták, hogyan dönt egy mirigysejt a benne képződő váladékszemcsék sorsáról.

A mirigysejtek a szervezet számára hasznos anyagokat állítanak elő, amelyeket úgynevezett váladékszemcsékben (szekréciós granulumokban) raktároznak. Ezeknek a szemcséknek a beltartalma ezt követően a sejtből kiürülhet, és fontos szerepet játszhat például a nyálkahártyák védelmében vagy az emésztés megindításában. A folyamat során azonban gyakran keletkezik a szükségesnél több váladék vagy olyan szemcse, amely nem megfelelő minőségű, kiürítésre alkalmatlan.

A sejtek ezeket a citoplazmában tartják, majd egy közel 60 éve ismert folyamat, a krinofágia útján lebontják: a szemcsék közvetlenül összeolvadnak a sejt emésztőrendszereként működő lizoszómákkal. Bár a jelenséget régóta ismerik, molekuláris szabályozása sokáig kevéssé volt feltárt.

Az ELTE, valamint az SZBK kutatói arra keresték a választ, mi határozza meg, hogy egy adott váladékszemcse belép-e ebbe a lebontási útvonalba, vagy inkább kiürítésre kerül.

A vizsgálatokhoz az ecetmuslica (Drosophila melanogaster) fiatal bábjainak nyálmirigyeit használták modellrendszerként, amelyek a bábozódás előtt rendkívül nagy mennyiségű ragasztófehérjét termelnek a báb rögzítéséhez. A túltermelés miatt jelentős mennyiségű váladékszemcse marad a sejtek citoplazmájában, amelyeket a szervezet fejlődési programja automatikusan a lebontási útra irányít. Ez ideális környezetet biztosított a krinofágia tanulmányozásához.

Fluoreszcens jelölési technikák segítségével a kutatók kimutatták, hogy az ubiquitin nevű molekula jelenik meg azoknak a váladékszemcséknek a felszínén, amelyek kiürülés helyett lebontásra kerülnek. Ez a fehérje a sejtekben általánosan ismert jelölőként működik: számos lebontási folyamatban szolgál a célpontok degradációs címkéjeként. A frissen publikált eredmények alapján az ubiquitin a váladékszemcsék esetében is hasonló szerepet tölt be, vagyis egyfajta jelzést ad arra, hogy az adott granulum a kiürülés helyett lebontásra kerül.

A szakemberek azonosították a folyamatért felelős molekulát is: a Cnot4 nevű ubiquitin ligáz enzim képes az ubiquitint a szekréciós granulumok membránjára helyezni. A rendszer működésének fontosságát mutatja, hogy a Cnot4 gátlása megzavarta a lebontást, míg az enzim túltermelése idő előtti granulum-lebomlást idézett elő.

A magyar kutatók eredményei az alapkutatási jelentőségen túlmutatva a klinikai orvoslásban is fontosak lehetnek. A krinofágia szabályozásának zavara ugyanis számos betegségben, így az akut hasnyálmirigy-gyulladás kialakulásában is kulcsszerepet játszhat. A hasnyálmirigyben tárolt emésztőenzimek idő előtti, sejten belüli aktiválódása súlyos gyulladást okoz.

A frissen közölt eredmények új szempontokat adnak annak megértéséhez, hogyan működik a sejtek belső minőségellenőrző és szortírozó rendszere. A váladékszemcsék sorsának ilyen típusú szabályozása alapvető jelentőségű a sejtek egészséges működése szempontjából, és hosszabb távon hozzájárulhat olyan terápiás megközelítések kidolgozásához, amelyek célzottan befolyásolják ezt a folyamatot.

Ezek is érdekelhetnek:

A DNS titkai – kvíz a genetika világából Milyen hosszú lenne egy emberi DNS, ha teljesen kinyújtanánk? Mennyi adatot képes tárolni egy DNS-molekula? És igaz-e, hogy egy átlagos élet során keletkező összes DNS együtt akár egy fényévnyi távolságot is elérhet?

Kvíz: mennyire ismered az emberi agyat? Igaz, hogy az agysejtek nem képesek regenerálódni, vagy hogy az emberi agy mérete az elmúlt tízezer év alatt csökkent? És azt tudod, hogy milyen maximális sebességgel terjedhet az információ az agy idegpályáin?

Mennyire ismered a csodálatos emberi testet? – kvíz Merüljünk el együtt az emberi test rejtelmeiben!

(Forrás: FEBS Letters, ELTE)