Undersøgelse kaster lys over, hvordan scramblaseproteiner omarrangerer cellemembraner

En ny undersøgelse fra University of Illinois har for første gang fanget, hvordan scramblaser, en familie af proteiner, der spiller en vigtig rolle i vedligeholdelsen og reparationen af ​​cellemembraner, fungerer på molekylært niveau.

Forskningen, offentliggjort i tidsskriftet Nature Communications, fokuserer specifikt på et scramblase-protein ved navn TMEM16F.

"Forståelse af, hvordan scramblases virker, er af stor medicinsk relevans," sagde Gustavo Vasquez, en postdoc-forsker ved Institut for Fysik i Illinois og hovedforfatter af undersøgelsen. "Den unormale aktivitet eller regulering af scramblases er blevet forbundet med flere medicinske tilstande, herunder neurologiske lidelser, muskeldystrofier og endda visse typer kræft."

Scramblaser opholder sig i cellemembranen og fungerer for at opretholde dens ligevægt. Det gør de ved at vende lipider (fedtsyrer) fra den ene side af membranen til den anden. Denne handling hjælper med at reparere beskadigede membraner.

"Det, vi fandt, er, at scramblaser genererer membranporer, der er store nok til at tillade hele lipidhovedgruppen at gå igennem," sagde Vasquez. "Faktisk var vi i stand til at vise, at de fleste af lipiderne blev vendt af denne mekanisme."

Forskerne brugte en teknik kendt som "Förster resonance energy transfer" eller FRET til at måle ændringerne i afstanden mellem to fluorescerende farvestoffer, der var fastgjort til de modsatte sider af membranen.

"Ved at bruge denne teknik kunne vi se, at membranen udvidede sig og trak sig sammen," sagde Leonid Chernoordik, professor i fysik ved Illinois og medforfatter af undersøgelsen. "Denne ændring i membranform var ikke tilfældig, men fulgte snarere et specifikt mønster."

Forskerne mener, at scramblasen fungerer på en kooperativ måde, hvor flere proteiner arbejder sammen om at generere membranporerne.

"Det er sandsynligt, at scramblase-proteinerne selv samler sig til et større kompleks, der fungerer som en maskine til at vende lipiderne," sagde Vasquez. "Dette fund har vigtige implikationer for designet af lægemidler, der målretter mod scramblaser, da det antyder, at lægemidler, der målretter mod samlingen af ​​komplekset, kan være mere effektive end dem, der målretter mod de individuelle proteiner."

Forskerne arbejder nu på at forstå den molekylære struktur af scramblase-komplekset, og hvordan det interagerer med cellemembranen.

"Dette arbejde giver et solidt grundlag for at forstå, hvordan disse vigtige proteiner virker, og hvordan deres aktivitet kan kontrolleres," sagde Chernoordik.