Billeder af usynlige huller på celler kan sætte gang i forskningen

Højt blodtryk, betændelse, og smertefornemmelsen kan til dels bero på små huller på overfladen af ​​celler, kaldet porer. Levende celler reagerer på miljøet, ofte ved at lade vand og andre molekyler passere gennem cellens overflademembran. Proteinbaserede porer styrer dette flow.

Et sæt porer, kaldet pannexiner, er som små "sorte huller" i biologien; deres eksistens er blevet bekræftet af beregningsmæssige og funktionelle beviser, men indtil for ganske nylig, de blev faktisk aldrig set. De hjælper celler med at kommunikere med og reagere på deres omgivelser, men indtil forskerne ser, hvordan de ser ud, det er svært at vide hvordan. Nu, et team af forskere fra Cold Spring Harbor Laboratory (CSHL) og Cornell University har udviklet billeder i meget høj opløsning af disse undvigende strukturer.

"Vi vidste alle, at disse porer skulle eksistere... men der har helt sikkert været noget mystik omkring pannexiner, " sagde postdoc-forsker Kevin Michalski, der var med til at lede projektet. "Uden billeder, det har været virkelig svært at finde ud af præcis, hvad disse porer gør."

Michalski brugte mere end seks år på at prøve at få et klart billede af pannexiner.

"Jeg havde brugt så lang tid på at prøve at sætte eksperimenter op uden rigtig at kunne se, hvad jeg arbejdede med. Det er det, der gør det her så spændende, " forklarede Michalski. "For første gang, vi kan helt sikkert se denne detaljerede struktur - det er alle nye oplysninger."

Michalski og Johanna Syrjanen, også i Furukawa-laboratoriet på CSHL samarbejdede med Kawate-laboratoriet på Cornell University, og publicerede deres resultater i tidsskriftet eLife . De brugte en teknik kaldet kryo-elektronmikroskopi (cryo-EM) til at fange en halv million billeder af en pannexin-pore, kaldet "pannexin 1, " fra mange forskellige vinkler. De slog derefter billederne sammen til en tredimensionel model. Pannexin 1 består af syv identiske proteiner i en donut-lignende ring omkring en central pore.

Forskere har antaget, at pannexin 1 er ansvarlig for at frigive de signaler, der udløser en svigtende celles selvdestruktion. Disse signaler får makrofager til at ødelægge den syge celle, baner vejen for, at nye celler kan trives. Uden udskiftning af skrantende celler med nye celler, organismer ældes.

"Men det interessante er, at selv celler, der ikke går gennem selvdestruktionsprocessen, kan have pannexiner, " sagde Michalski. "Det betyder, at der skal være nogle andre vigtige mekanismer, som denne pore udfører."

"Måden pannexin 1 er formet på en celle er forskellig fra en anden form for pore, som mit laboratorium for nylig afslørede, " tilføjede professor Hiro Furukawa, der forestod forskningen. "Det ser ud til, at der er flere slags porer, end forskerne oprindeligt havde forventet. Hvordan og hvornår de åbner og lukker er vigtige spørgsmål, der skal undersøges."

Vandstrømmen, salte, og andre molekyler ind i en celle på tværs af en pore regulerer cellens størrelse. Celler, der fejlregulerer deres størrelse eller vandgennemstrømning, kan bidrage til forhøjet blodtryk, smerte, og betændelse. Pannexiner menes også at tillade meget større molekyler at passere gennem deres porer. At forstå, hvordan molekyler forhandler sig gennem et pannexin, kan føre til nye klasser af lægemidler.