Udział chaperonów w formowaniu mięśni
Kasia Kuleszewicz | 2007-04-28
Prawidłowe składanie białek tworzących mięśnie szkieletowe, a także mięsień sercowy, zależy od precyzyjnie określonego stężenia białek chaperonowych UNC-45. Zarówno ich niedobór jak i nadmiar skutkuje w nieprawidłowościach rozwoju mięśni. Odkrycie to ma potencjalnie szerokie zastosowanie w leczeniu wielu urazów tkanki mięśniowej i nie tylko.
Kręgowce posiadają dwa osobne geny kodujące różne izoformy UNC-45. Ogólny UNC-45 jest ekspresjonowany w wielu tkankach i spełnia różnorodne funkcje związane z cytoszkieletem komórki. Druga izoforma UNC-45, jest charakterystyczna dla komórek mięśniowych prążkowanych, dlatego jest ekspresjonowana w mięśniu sercowym i mięśniach szkieletowych. Forma ta, jest według naukowców, odpowiedzialna za organizację sarkomerów, czyli jednostek czynnościowych mięśni prążkowanych.
Do eksperymentu użyto małe, genetycznie zmodyfikowane robaki Caenorhabditis elegant. Badania odbyły się w Medycznym Oddziale Uniwersytetu w Teksasie w Galvestone, natomiast ich wyniki zostały opublikowane w kwietniowym wydaniu magazynu The Journal of Cell Biology.
Białka chaperonowe to w większości białka szoku termicznego, a ich podstawową funkcją jest opieka nad innymi białkami w trakcie ich formowania i składania. Chaperony produkowane są w odpowiedzi na wysokie temperatury lub inne czynniki wywołujące stres komórkowy. Pomimo, że większość białek jest w stanie osiągnąć prawidłową konformacje bez pomocy chaperonów, część białek wymaga ich ‘asysty’.
W komórkach mięśni, białko UNC-45 działa jak chaperon dla białek miozynowych, pomagając im kształtowaniu się w długą, cienką, stabilną strukturę, która łączy się następnie tworząc grubsze filamenty. Jest to podstawa formowania zarówno mięśnia sercowego jak i mięśni szkieletowych. Sygnały chemiczne działające później, mobilizując elementy miozynowe do ‘działania’. W wyniku tego miesień sercowy kurczy się (co popularnie nazywane jest biciem serca) tak samo jak mięsień szkieletowy (co zapewnia ruchomość np. kończyn).
Skrócenie białka UNC-45 powoduje zaburzenia w formowaniu się filamentów miozynowych, powodując paraliż mięśni. Przy niedoborze UNC-45, białka miozynowe nie zdążają osiągnąć końcowej, dojrzałej formy ponieważ podlegają wcześniej procesowi ubikwitynacji, czyli zjawisku unieczynniania białek. Skutkuje to w podziale miozyny na jej aminokwasowe składniki.
Podczas przeprowadzonego eksperymentu naukowcy odkryli, ze nadmiar UNC-45 jest także problemem. Zbyt duża ilość chaperonu przeszkadzała bowiem w prawidłowym gromadzeniu i składaniu białka miozynowego. Jak się okazało, potrzebna jest precyzyjnie określona ilość UNC-45.
Eksperyment polegał na stworzeniu genetycznie zmodyfikowanych C.elegans, które produkowały w nadmiernej ilości UNC-45. Wyniki badan wskazują, ze nadmiar tego białka powstrzymywał miozynę od łączenia się z innymi elementami miozynowymi. Ponieważ ten proces jest konieczny do formowania grubszych filamentów, białka miozynowe pozostawały niezwiązane, co aktywowało system ubikwitynacji.
W rezultacie robak C.elegans pozostawał sparaliżowany, a jego włókna mięśniowe były mniejsze.
Sytuacja taka może występować również u ludzi, dlatego odkrycie to ma duże znaczenie. Regulacja produkcji białka UNC-45 w organizmie człowieka mogłaby zostać wykorzystana w przypadkach takich jak defekty serca, utrata fragmentów tkanki mięśniowej w efekcie oparzeń, urazy mózgu, cukrzyca, nowotwory czy efekty starzenia organizmu.
Źródło:
http://www.sciencedaily.com/upi/index.php?feed=Science
&article=UPI-1-20070425-10222000-bc-us-muscleproteins.xml
Landsverk, M.L. et al. (2007) The UNC-45 chaperone mediates sarcomere
assembly through myosin degradation in Caenorhabditis elegans. The Journal of Cell Biology 177: 205-210.
Komentarze
Złomiarz | 2008-06-10 15:50:04
Do eksperymentu użyto małe, genetycznie zmodyfikowane robaki Caenorhabditis elegant - C. elegans.
Poza tym łacińskie nazwy przyjęło się pisać kursywą.
Nie ważne | 2008-09-30 18:15:33
Do eksperymentu użyto małe, genetycznie zmodyfikowane robaki Caenorhabditis elegant - C. elegans.
Poza tym łacińskie nazwy przyjęło się pisać kursywą.
kk | 2010-11-20 18:43:47
No proszę nadmiar lub niedobór pewnego elementu, który może być skutkiem zaburzeń wyższych systemów regulujących ekspresję genów, i mamy układ niekompletnny,który (jak każdy układ niekompletny) nie wymknie się selekcji naturalnej. Więc jak ewoluowały układy nieredukowalnie złożone?