Ανθρώπινη πρωτεΐνη κομβικής σημασίας για την επικοινωνία των κυττάρων μοιάζει με βακτηριακή τοξίνη

Μία πρωτεΐνη που παίζει σημαντικό ρόλο στην εμβρυϊκή ανάπτυξη και τη φυσική καλωδίωση του ανθρώπινου νευρικού συστήματος είναι σε θέση να ληφθεί από βακτήρια, σύμφωνα με μελέτη αμερικανών επιστημόνων.

Σε μελέτη που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Cell επιστήμονες από τα Πανεπιστήμια του Σικάγο και του Στάνφορντ περιέγραψαν για πρώτη φορά την τρισδιάστατη δομή πρωτεϊνών που ονομάζονται τενεουρίνες (διαμεβρανικές πρωτεΐνες). Οι πρωτεΐνες διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο βοηθώντας τα κύτταρα να επικοινωνούν μεταξύ τους Οι πολυ-λειτουργικές τενεουρίνες κάθονται στην επιφάνεια των κυττάρων και προσκολλώνται σε άλλες πρωτεΐνες στην επιφάνεια άλλων κυττάρων βοηθώντας την εμβρυϊκή ανάπτυξη. Καθοδηγούν τους αξονικούς κυλίνδρους του νευρικού κυττάρου στο σωστό μέρος, προκειμένου να έρθουν σε επαφή με άλλα νευρικά κύτταρα βοηθώντας αυτές τις επαφές και τις συνδέσεις.

Οι επιστήμονες ανακάλυψαν ότι, αντί οι τενεουρίνες να εκτελούν τέτοιες λειτουργίες παρόμοιες πρωτεΐνες, η δομή τους ταιριάζει περισσότερο με αυτή της βακτηριακής τοξίνης, καθιστώντας την μοναδική γνωστή ανθρώπινη πρωτεΐνη με τέτοια δομή. Σύμφωνα με τον δρα Αράτς, επίκουρο καθηγητή Βιοχημείας και Μοριακής Βιολογίας στο Πανεπιστήμιο του Σικάγο, η ομοιότητα αυτής της πρωτεΐνης με τη βακτηριακή τοξίνη είναι ασυνήθιστη. Με βάση τη γενετική αλληλουχία τους, οι ερευνητές υπέθεσαν ότι οι τενεουρίνες έμοιαζαν με τοξικά μόρια τα οποία χρησιμοποιούν τα βακτήρια για να επιτεθούν και περιλαμβάνουν κύτταρα ξενιστές.

Οι ερευνητές Ντ. Αράτς και Γιώργος Σκοτινιότης από το Πανεπιστήμιο του Στάνφορντ χρησιμοποίησαν ηλεκτρονική μικροσκοπία υψηλής ανάλυσης για να καθορίσουν τη δομή της ανθρώπινης έκδοσης της πρωτεΐνης τενεουρίνης. Όταν τη συνέκριναν με βάσεις δεδομένων άλλων πρωτεϊνικών δομών, διαπίστωσαν ότι μοιάζει περισσότερο με βακτηριακή τοξίνη σε σχήμα βαρελιού και προεξοχές τύπου προπέλας. Οι ερευνητές εκτιμούν ότι αυτή η τοξίνη μπορεί να ενσωματώθηκε σε πολυκύτταρους οργανισμούς πολύ νωρίς στην εξελικτική διαδικασία. Τα choanoflagellates (ελεύθερα μονοκύτταρα σε σχήμα κωνικού κολάρου), ένας από τους πρώτους μονοκύτταρους οργανισμούς που πιστεύεται ότι εξελίσσονται σε πολυκυτταρικούς ευκαρυωτικούς, έχουν μια πρωτεΐνη που μοιάζει με την τενεουρίνη. Είναι πιθανόν τα βακτηρίδια να μεταβίβασαν μερικά από τα γονίδιά τους σε πρόωρα choanoflagellates, τα οποία επέλεξαν για τα δικά τους γονιδιώματα. Καθώς αυτά τα απλά πλάσματα εξελίχθηκαν σε πιο πολύπλοκα είδη, η αρχική τοξίνη που μοιάζει με πρωτεΐνη διατηρήθηκε από τότε. Η ερευνητική ομάδα εικάζει ότι η πρωτεΐνη δανείζει μερικά από τα ίδια εργαλεία που χρησιμοποιούν τα βακτήρια για να μολύνουν τα κύτταρα και τα χρησιμοποιεί για να προσκολληθούν και να επικοινωνήσουν με άλλα κύτταρα.

Επίσης μία γενετική διαδικασία που ονομάζεται εναλλακτική συρραφή μπορεί επίσης να βοηθήσει τις τενεουρίνες να εκτελούν τα διάφορα καθήκοντά τους. Η εναλλακτική συρραφή ή διαφορική συρραφή είναι μια διαδικασία που οδηγεί σε μία απλή κωδικοποίηση του γονιδίου για πολλαπλές πρωτεΐνες. Κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας, μικρά τμήματα ενός γονιδίου που ονομάζονται εξόνια μπορούν να συμπεριληφθούν ή να αποκλειστούν στο τελικό αγγελιοφόρο RNA (mRNA) που παράγεται από αυτό το γονίδιο. Αυτά τα διαφορετικά mRNA με τη σειρά τους μεταφράζονται σε εναλλακτικές εκδοχές πρωτεϊνών που μπορούν να εκτελούν διάφορες λειτουργίες. Οι ερευνητές δημιούργησαν δύο διαφορετικές, εναλλακτικά συνδεδεμένες τενεουρίνες και έλεγξαν τη λειτουργικότητά τους. Αποδείχθηκε ότι μόνο μια μικρή απόκλιση ή επτά από τα 2.500 αμινοξέα έκανε τη διαφορά. Σύμφωνα με τους επιστήμονες υπήρχαν δύο εκδοχές: Είτε η τενεουρίνη που δεν έχει επτά ειδικά αμινοξέα να προσκολληθεί σε έναν κυτταρικό υποδοχέα, σημαντικό για τη κυτταρική σηματοδότηση, είτε η τενεουρίνη που περιλαμβάνει αυτά τα επτά αμινοξέα να μην μπορεί να προσκολληθεί στον κυτταρικό υποδοχέα. Αντ ‘αυτού, προώθησε τον σχηματισμό συνάψεων μεταξύ των νευρικών κυττάρων.