Forskerhold rekonstruerer motor-lastkompleks til ciliær transport

Hver levende organisme udtrykker fine cellulære fremspring kendt som cilia. Flagellater har brug for dem til at bevæge sig, rundorm for at finde føde, og sæd til at bevæge sig mod ægget. Cilia danner fine beskyttende hår i lungerne og spiller en afgørende rolle i differentieringen af ​​organer i embryoner. Et forskerhold ved det tekniske universitet i München (TUM) har nu rekonstrueret proteinkomplekset, der er ansvarligt for transport i cilia, som spiller en afgørende rolle for deres funktion.

Disse ekskrementer af eukaryote celler sikrer endda, at det menneskelige hjerte ender det rigtige sted – cilia styrer det voksende fosters organudvikling. "Denne multifunktionalitet er absolut fascinerende, " siger Dr. Zeynep Ökten, biofysiker i fysikafdelingen på det tekniske universitet i München.

Først i de senere år er cilia's betydning for signaltransduktion blevet erkendt. "Til dato, vi ved meget lidt om, hvilke biokemiske processer der styrer de forskellige funktioner. Dette gør forståelsen af ​​de grundlæggende mekanismer endnu vigtigere, " siger videnskabsmanden.

Videnskabsmanden holder en glasplade med tynd, væskefyldte kapillærer op til lyset. Der er ikke meget at se - bare en gennemsigtig væske. Kun under et fluorescensmikroskop bliver bevægelsen af ​​farvestofmærkede forbindelser synlig som grønne prikker, alle stræber i én retning. Som på en motorvej, transportproteinerne migrerer langs de tynde kanaler i cilia. Men hvordan disse motorer startes, har indtil nu været et mysterium. Derfor besluttede Zeynep Ökten og hendes team at rekonstruere proteinkomplekset.

Byggestenene i proteinkomplekset stammer fra modelorganismen Caenorhabditis elegans nematode. Den bruger sine flimmerhår til at finde mad og opdage farer. Biologerne har allerede identificeret snesevis af proteiner, der påvirker funktionen af ​​nematode cilia.

"Her, den klassiske top-down tilgang når sine grænser, fordi der er for mange byggeklodser involveret, " forklarer Ökten. "For at forstå den intra-flaglar transport, IFT for kort, vi tog derfor den modsatte tilgang, studere individuelle proteiner og deres interaktioner nedefra."

Nålen i en proteinhøstak

Værket lignede den ordsprogede søgen efter nålen i en høstak. En række molekylære forbindelser kom på tale. Efter måneders eksperimenter, forskerne faldt over en minimal kombination af fire proteiner. Så snart disse proteiner smelter sammen til et kompleks, de begynder at migrere gennem prøvebærerens kapillærer.

"Da vi så billederne af fluorescensmikroskopet, vi vidste straks:Nu har vi fundet de dele af puslespillet, der starter motoren, " husker Ökten. "Hvis kun én af disse komponenter mangler, på grund af en genetisk defekt, for eksempel, maskineriet vil svigte - hvilket, på grund af flimmerhårens betydning, afspejles i en lang række af alvorlige sygdomme."