Connecticutin yliopiston (UConn) tutkijat ovat onnistuneet kurkistamaan syvälle elävän solun sisälle erittäin herkkien fluoresoivien antureiden avulla ja havaitsemaan ensimmäistä kertaa TIM23-kanavakompleksin rakenteellista dynamiikkaa sen luonnollisessa toimintaympäristössä. Tutkimus on julkaistu Nature Structural&Molecular Biology-tiedelehdessä.
 |
| Graafinen visualisointi TIM23-kompleksin eli proteiineja kuljettavan keskuskanavan rakenteellisesta muutoksesta, jonka aiheuttaa mitokondrion sisäkalvon energiatilan muutos. (Kuva: Nathan Alder) |
Solun voimalaitoksena mitokondriolla riittää kiireitä. Huipputarkasti valmistetuttuja proteniineja kuljetetaan jatkuvasti mitokondrion ytimestä sen sisäkalvon läpi, missä ne auttavat tätä mahtavaa soluelintä suorittamaan sille kuuluvia tehtäviä - tuottamaan solupolttoainetta (ATP), välittämään tietoa ja ohjaamaan solun kasvua.
Tutkijat ovat jo pitkään tienneet, että keskuskanavan (translokaasi TIM23), jonka kautta useimmat proteiinit kulkevat, toiminta vaatii sähkökentän. Mutta he eivät ole tienneet sitä, kuinka koko prosessi tapahtuu.
Mutta nyt apulaisprofessori Nathan L. Alderin johtama tutkimusryhmä on havainnut, että TIM23-kompleksi ei pelkästään avaudu ja sulkeudu mitokondrion sisäkalvon energiatilojen vaihteluiden myötä, vaan se lisäksi muuttaa muotoaan.
Tutkimus kertoo kuinka solukalvon energiatilojen vaihtelut ajavat kalvoproteiinien rakenteellisia muutoksia ja valaisee sitä, kuinka solun kuljetusjärjestelmät käyttävät energiaa työnsä suorittamiseen. Se myös osoittaa, kuinka fluoresointikartoituksella voidaan saada uutta tietoa mitokondrion toimintaan liittyvistä sairauksista.
Nikolaus Pfanner Freiburgin yliopistosta pitää uutta tutkimusta "merkittävänä edistysaskeleena jänniteohjattujen proteiinikanavien (translokaasi) toiminnan ymmärtämisessä."
"Kalvoproteiinien jännitesensorien molekulaarinen luonne on keskeinen kysymys biokemiallisessa tutkimuksessa," Pfanner kollegoineen toteaa. "Tämä tutkimus... avaa uuden perspektiivin kalvoproteiinien jänniteriippuvaisten elementtien etsinnälle."
Alder koki jännittäviä hetkiä tutkimuksen aikana. "Kun näin ensimmäistä kertaa tietyn rakenteen, joka kertoi minulle, että olen kanavan keskellä, niin se oli eräs tiedemiesurani jännittävimmistä hetkistä," hän kertoo. "Tiesin, että olen havainnoimassa erästä perustavanlaatuista luonnonilmiötä, jota kukaan ei ole ennen nähnyt." Kun Alder näki proteiinikanavan taipuvan ja romahtavan solukalvon jännitemuutoksen johdosta, hän oli yhtälailla tohkeissaan.
"Kun me opimme yksityiskohtaisesti tuntemaan jännitesensorin, niin silloin meillä on parempi käsitys translokaasin toiminnasta ja lopulta me voimme soveltaa tätä tietoa myös muihin kuljetusproteiineihin, joiden toimintahäiriöt näyttävän liittyvän sydänsairauksiin ja syöpään," Alder sanoo.
Tutkimusryhmä toivoo voivansa tunnistaa kanavaproteiinista jännitesensorin muodostavan osan.
Alderin tutkimusryhmään kuuluivat myös jatko-opiskelijat Ketan Malhotra ja Murugappan Sathappa, sekä tutkija Judith S. Landin. Tutkimuksen kirjoittajiin kuuluu myös Alderin opettaja Arthur E. Johnson.
Karvakuono antaa täydet pisteet Connecticutin yliopiston tutkijoille ja uutistoimittajille. Uutisessa ei mainittu evoluutiota tai kehitysoppia eikä yritetty spekuloida sitä, kuinka molekulaariset jännitesensorit ja niistä riippuvaiset proteiinikanavat ovat mahdollisesti syntyneet itsestään mutaatioiden ja luonnonvalinnan tuloksena. Toki kehitysoppiin uskovat voivat sitä pohtia yön hiljaisina hetkinä.
Sen sijaan tutkijat toivat esiin vain tosiasiat. Uusi tieto jännitesensoreista ja niistä riippuvaisista solun kuljetuselimistä auttaa niiden toimintahäiriöistä johtuvien sairauksien tutkimuksessa.
Lähde:
http://today.uconn.edu/blog/2013/07/peering-into-the-protein-pathways-of-a-cell/
Ei kommentteja:
Lähetä kommentti