Успешен попис на протеини во Институтот за биохемија во Центрозом Макс Планк

Иако е со големина само илјада илјади милиметар, тој игра важна улога во сите клетки - центрозомот, клеточно тело составено од протеини, кои се неопходни за поделба, обликување и движење на клетките. Во секоја клетка е присутна во една или - пред поделба - во две копии и го организира "скелетот" на клетката, цитоскелетот на микротубулот. Научниците од Институтот за биохемија Макс Планк во Мартинсрид близу Минхен и Универзитетот во Јужна Данска во Одензе сега одеднаш пронајдоа значителен број на претходно непознати протеини на центрозомот во човечките клетки - успех од голема медицинска важност, бидејќи нарушувањата во Центрозомите играат улога во рак, но исто така и дебелина или дијабетес 2 (Природа, 4 декември 2003 година). Неисправен состав на центрозомите, како резултат на што важните протеини работат неправилно или се целосно отсутни, доведува до нарушување на клеточната делба и развој на тумори.

Во човечкиот организам, секоја секунда се случуваат неколку милиони поделби на клетките (на пр. Во клетките на крвта, цревата и кожата): Со секоја клеточна делба, содржината на клетката се удвојува и се дистрибуира на две нови ќерки клетки. Истото се случува со хромозомите, носители на генетските информации на клетката (ДНК). Тука, цитоскелетот на микротубулите формира фина мрежа, поделбено вретено, кое е организирано од двата центрозоми на клетката (види слика 1). Центрозомот, како „церемонијален господар“ на клеточната делба, го контролира вретеното на поделбата и гарантира дека хромозомите што се дуплираат за време на клеточната делба се подеднакво поделени помеѓу двете новосоздадени ќерки ќелии и дека сите информации и функции на оригиналната ќелија се „наследени“. Во туморските клетки, оваа поделба на хромозомите и центрозомите често се нарушува и може да се појават клетки со премногу или премалку хромозоми.

Научниците знаат за централната улога на центрозомот во клетката повеќе од сто години. Сепак, многу малку се знае за неговата структура и функција. Сега биолозите на Мартинсрид клетките во одделот на Ерих Ниг успеаја да го утврдат составот на протеините (протеомика) на центрозомот во еден единствен истражувачки проект. За да го направат ова, истражувачите ги изолираа центрозомите од клеточните култури, а потоа работеа со нивните дански колеги за да ги утврдат индивидуалните протеини што се јавуваат во центрозомот. Научниците од Одензе се специјалисти во областа на анализа на протеини со помош на масена спектрометрија: Овде, протеините се јонизираат, а потоа се анализираат и идентификуваат за нивната маса во гасната фаза. Досега, само неколку протеини или протеински компоненти (пептиди) се идентификувани со употреба на методи на масовна спектрометрија, но научниците кои работат со Матијас Ман во Одензе сега развија метод што им овозможува да извлекуваат одделни протеини од мешавина од многу стотици протеини или пептиди или да се идентификуваат и квантифицираат пептидите („Профилирање на протеинска корелација“).

Предизвик при истрагата на центрозомските протеини беше прво да се изолираат со висок квалитет. Вкупно 1.000 пронајдени протеини тогаш беа споредувани во базите на податоци со веќе познатите протеини на центрозоми. Научниците откриле дека покрај 60-те или толку познати протеини, тие идентификувале уште 19 други, потполно непознати протеини и исто така пронашле 41 протеин кој многу веројатно ќе се најде во центрозомот. Двете истражувачки групи на тој начин успеаја да го удвојат бројот на познати протеини на центрозоми со нивната студија, која траеше нешто помалку од две години.

Јасната распределба на протеините во центрозомот беше извршена од Кристофер Ј. Вилкинсон и неговите колеги од Мартинсрид. Работната група предводена од Ерих Ниг долги години се занимава со човечки центрозом и особено со нејзината улога во клеточната делба и развојот на туморот. Со помош на микроскопија на имунофлуоресценција, истражувачите успеаја јасно да демонстрираат локализација на 19 протеини во центрозомот. За да го направат ова, научниците ги поврзаа протеините со друг протеин кој флуоресценра кога е изложен на светлина на одредена бранова должина (GFP = „зелен флуоресцентен протеин“). На овој начин, беше можно да се следат протеините за време на поделбата на клетките под микроскоп и да се забележи дека овие 19 протеини навистина се јавуваат во центрозомот.

„Успеавме да идентификуваме голем број протеини за многу кратко време“, вели Вилкинсон. „Досега беше можно само да се концентрираме на еден протеин во една студија, но благодарение на ефективната соработка со тимот на Матијас Ман бевме во можност да го испитаме протеомот, односно целиот протеински состав на центрозомот. Ова никогаш не било постигнато порано. Со нашите резултати, веќе не сме далеку од тоа да го знаеме целиот протеински состав на центрозомот “.

Значењето на овие нови откритија за истражување на човечки болести е очигледно: еден од протеините што научниците сега го идентификуваа како центрозомален е поврзан со развој на рак на лимфните јазли (лимфом на Б и Т-клетки). Научниците исто така пронајдоа дел од протеин кој е доделен на таканаречениот протеин на Алстром синдром и е вклучен во развој на дебелина, дијабетес тип 2 и невросензорна дегенерација. Идентификувањето на овој голем број на компоненти на центрозомот отвора целосно нови перспективи со цел да се разјасни нивната регулација, функција и интеракција едни со други и со другите клеточни протеини во понатамошните студии. [ED/AT]

Оригинална публикација:

Андерсен Ј С, Вилкинсон Ц Ј, градоначалник Т, Мортенсен П, Ниг Е А, Ман М: Протеомска карактеризација на човечкиот центрозом со користење на профилирање на корелацијата на протеините. Природа, том 426, бр. 6966, стр. 570-574, 4 декември 2003 година.

Ниг Е А: Аберации на центрозоми: причина или последица на прогресијата на ракот? Нат Рев Рак. 2002 ноември; 2 (11): 815-25.

Aebersold R, Mann M: протеомика базирана на масена спектрометрија. Природа, том 422, стр. 198-207, 13 март 2003 година.

За повеќе информации, ве молиме контактирајте:

Ева-Марија Диел (односи со јавноста)

Институт за биохемија Макс Планк, Мартинсрид