Kvarkadabrin fokus: kako nastajajo aktinska vlakna

    248

    Pred kratkim je v reviji Science izšel članek, ki opisuje kako je v celici reguliran nastanek aktinskih filamentov. Pri študiji je sodeloval Marko Fonović, ki dela na Odseku za biokemijo, molekularno in strukturno biologijo na Institutu »Jožef Stefan«, delo pa je bilo v celoti opravljeno na Medicinski fakulteti Univerze Stanford, kjer je bil Marko na podoktorskem usposabljanju. Opravil je začetni del raziskave, ko je z masno spektroskopijo identificiral protein, na katerega se veže ključni regulator povezovanja aktinskih vlaken. Marko Fonović je vodja laboratorija za masno spektroskopijo, pred kratkim pa je o tem pristopu imel tudi predavanje v okviru Kvarkadabrinih večerov.

    Kaj?(Referenca) 
    Rab35 controls actin bundling by recruiting fascin as an effector protein. Science. 2009 Sep 4;325(5945):1250-4.

    Kdo? (Avtorji)
    Zhang J (Department of Developmental Biology, Stanford School of Medicine), Fonović M (Institut »Jožef Stefan«, Department of Pathology, Stanford University School of Medicine), Suyama K (Department of Developmental Biology, Stanford University School of Medicine), Bogyo M (Department of Pathology, Stanford University School of Medicine), Scott MP (Department of Developmental Biology, Stanford University School of Medicine).

    Kje? (“slovenska”, “evropska” ali “svetovna” raziskava?) 
    Raziskava je bila opravljena na Stanford University School of Medicine, njen bistven začetni del pa je opravil Marko Fonović, sodelavec Instituta “Jožef Stefan” (Odsek za biokemijo, molekularno in strukturno biologijo), ki je bil takrat tam na podoktorskem usposabljanju.

    Zakaj? (Kako bi izsledke razložili svoji babici, dedku, teti, stricu…?) 
    Citoskelet je proteinsko ogrodje celice, kateri daje obliko in trdnost, omogoča pa tudi njeno gibanje. Pomemben del citoskeleta sestavljajo snopi aktinskih vlaken, katere celica tvori glede na svoje fiziološke potrebe. Poznavanje mehanizma s katerim celica določi, kdaj in kje se bodo v njeni citoplazmi tvorili snopi aktinskih vlaken bi omogočilo boljše razumevanje nekaterih osnovnih celičnih procesov. Regulacija tega mehanizma pa bi odprla tudi nove pristope k zdravljenju bolezni pri katerih ima celična migracija pomembno vlogo, npr. pri tvorbi rakastih metastaz. V tej raziskavi smo odkrili, da je protein Rab35 glavni regulator povezovanja aktinskih vlaken. Rab35 na vezavo aktinskih vlaken ne vpliva neposredno, temveč preko vezave na protein fascin. Celica transportira protein Rab35 v tisti predel, kjer je potrebna ojačitev aktinskih vlaken. Tam se na Rab35 veže fascin, ki sproži tvorbo snopov aktinskih vlaken. Celica ne takšen način uravnava tvorbo celičnih izrastkov-filopodijev, ki so potrebni za njeno migracijo.


    Aktinska vlakna v celici vinske mušice pri divjem tipu (A) in pri mutanti z izbitim genom za Rab35.

    Kako? (Kje se je najbolj zatikalo?) 
    Raziskava je trajala štiri leta, največja težava pa se je pojavila takoj na začetku, ko je bilo potrebno z masno spektrometrijo identificirati protein na katerega se med regulacijo veže protein Rab35. Proteine, ki se vežejo na Rab35 smo izolirali z afinitetno kromatografijo in lizata govejih možganov, v izolatu pa je bilo tolikšno število proteinov, da je bilo težko ugotoviti kateri se res vežejo na Rab35, kateri pa so del ozadja. Eksperiment smo večkrat ponovili in opazili, da je fascin konstantno eden izmed glavnih proteinov prisotnih v izolatu. Vezavo fascina na Rab35 smo še dodatno potrdili z imunološkimi metodami, njuno fiziološko vlogo pa smo dokazali s tehniko izbijanja genov na modelu vinske mušice. 


    Masni spekter dela fascina. Takšni spektri nam omogočajo določitev zaporedja aminokislin, ki protein gradijo in s tem njegovo identifikacijo.

    Kam? (Naslednja velika stvar na vašem področju?) 
    Regulacija tvorbe aktinskih vlaken in snopov aktinskih vlaken se nekoliko razlikuje med različnimi vrstami celic in tkiv in zelo verjetno Rab35 interagira tudi z drugimi regulatornimi proteini. V nadaljnem delu bo potrebno odkriti tudi te regulatorne proteine in pojasniti fiziološke mehanizme v katerih sodelujejo.