Likvidácia bunkového odpadu Ako sa živočíšne bunky chránia pred nebezpečnými látkami -
V dvoch súčasných štúdiách zverejnili vedci spolupracujúci s Ahmadom Fazelim a Ann Wehmanovou z univerzity vo Würzburgu nové poznatky o zneškodňovaní odpadu v živočíšnych bunkách. Tie by mohli pomôcť porozumieť molekulárnym mechanizmom za autoimunitnými ochoreniami, ako je lupus.
V priebehu evolúcie vyvinuli živočíšne bunky stratégie na odbúravanie nežiaducich cudzích telies. Týmto spôsobom eliminujú nielen napadajúce patogény, ale aj mŕtve bunky a fragmenty buniek. Ak je narušená likvidácia odpadu v bunkách, môže to viesť k nadmernej reakcii imunitného systému a rozvoju autoimunitných chorôb, ako je lupus.
Vedci z Centra experimentálnej biomedicíny Rudolfa Virchowa na univerzite vo Würzburgu teraz skúmali veľmi špecifické fragmenty buniek: pozostatky centrálneho tela. Stredné telo je prechodná štruktúra, ktorá vzniká na konci každého bunkového delenia a predstavuje posledný spojovací diel medzi dcérskymi bunkami. Túto štruktúru prvýkrát opísal nemecký anatóm Walther Flemming v roku 1891, a preto je známa aj ako Flemmingovo telo.
Po rozdelení buniek sa stredné telo prenesie do dcérskej bunky alebo sa uvoľní do životného prostredia. V každom prípade sa musí čoskoro odbúrať, inak môže mať stredné telo ďalšie účinky na bunky. „Je známe,“ vysvetľuje Dr. Ahmad Fazeli, prvý autor týchto dvoch štúdií, „že zvyšky stredného tela ovplyvňujú polaritu a osud buniek“. Napríklad rakovinové bunky by obohatili Flemmingove telá, čo by mohlo viesť k zvýšenému rastu. „Otvorenou otázkou bolo, ako bunky normálne riadia elimináciu alebo poruchu medzičlánku,“ pokračoval Fazeli. Predchádzajúce štúdie zatiaľ predpokladali dva možné scenáre osudu stredného tela: buď zostáva v jednej z dcérskych buniek a je trávený autofágiou (rozklad vlastných zložiek bunky), alebo je najskôr uvoľňovaný do prostredia obidvoma dcérskymi bunkami a neskôr jednou bunkou prostredníctvom fagocytózy (Absorpcia a odbúranie cudzích telies) a spracované.
Vďaka svojim novým štúdiám dokázali vedci zosúladiť oba možné scenáre v jednom modeli, ako sa uvádza v časopisoch Journal of Cell Science a Communicative & Integrative Biology. Tím Ann Wehmanovej skúmal rýchlo sa deliace bunky embryí nematódy Caenorhabditis elegans, ktorých proteíny a procesy v bunkách sú prekvapivo podobné ľudskému systému. Vo svojich štúdiách analyzovali úlohu rôznych proteínov podieľajúcich sa na autofágii alebo fagocytóze a prekvapivo zistili, že oba systémy môžu spolupracovať pri odbúravaní stredného tela.
Ako vedci zistili, stredné teliesko v embryonálnom tkanive nematódy sa uvoľňuje z dcérskych buniek do životného prostredia a je prijímané susednými bunkami. Autofagické proteíny tam obklopujú vstrebané stredné telo a podporujú jeho odbúravanie. To znamená, že bielkoviny, ktoré sú zvyčajne zodpovedné za likvidáciu vlastných zložiek bunky, sa tiež podieľajú na rozklade cudzích telies. Súčasnými štúdiami sa vedcom podarilo dokázať, že stredné telo sa nakoniec rozpadne pomocou fagocytózy spojenej s LC3 (LAP). Doteraz sa LAP považoval za proces, ktorý je zvyčajne zodpovedný za rozklad inváznych baktérií alebo zvyškov odumretých buniek, teda za likvidáciu bunkového odpadu. Novinkou je však jeho účasť na poruche ústredného orgánu.
"Na prvý pohľad sa zdá byť prekvapujúce, že bunky si vyvinuli taký zložitý mechanizmus pre prácu so stredným telom. Pretože táto prechodová štruktúra sama o sebe má signálne vlastnosti, má jej regulácia pre bunku veľký význam," vysvetľuje Dr. Ann Wehmanová. Stredné telo sa uvoľní na konci bunkového delenia. Centrálne teleso zostávajúce v dcérskej bunke by na druhej strane mohlo dať signál na obnovené delenie, ktoré vedie k zmenám vo veľkosti a tvare buniek alebo dokonca k ich fragmentácii. Pretože ústredný orgán, ktorý bol vyzdvihnutý, môže tiež ovplyvniť osud bunky príjemcu, je dôležitý jeho rýchly rozklad. Centrálne telo je rozložené na svoje komponenty a je nielen „neškodné“, ale môže byť tiež recyklované bunkou.
Nový model osudu a degradácie stredného tela kombinuje poznatky z predchádzajúcich štúdií o hlístoch, muchách a bunkách cicavcov. Vedci z oblasti Ann Wehman preto majú podozrenie, že ich nálezy sa dajú vo veľkej miere preniesť na človeka a mohli by pomôcť lepšie pochopiť mechanizmy, ktoré stoja za chorobami, ako je rakovina alebo autoimunitné ochorenie lupus. Tím v súčasnosti skúma ďalšie funkcie LAP v embryách červov a chce zistiť, ako bunky používajú LAP na čistenie svojho okolia a týmto spôsobom chránia embryo pred bunkovým odpadom.