Nanoforskere udfordrer dogme inden for proteintransport i celler
Nye data om en gruppe signalproteiner, kaldet G-proteiner, kan være vigtige for at bekæmpe sygdomme som hjerte-kar, neurologiske sygdomme og kræft. I mange årtier har forskerne undret sig over, hvordan signalproteiner bliver transporteret til og organiseret i bestemte områder af cellen. Forskere fra Nano-Science Center og Institut for Neurovidenskab og Farmakologi ved Københavns Universitet giver et bud på løsningen af dette mysterium.
- Vi er nu begyndt at forstå, hvordan signalproteiner genkender og transporteres til visse områder af cellen og vi får derved større indsigt i vigtige processer, såsom cellesignalering og cellevækst. Denne viden kan vi anvende i fremtiden til at forstå og behandle sygdomme såsom depression og Alzheimers, forklarer lektor Dimitrios Stamou, Nano-Science Center og Institut for Neurovidenskab og Farmakologi, der har ledet arbejdet.
Celler er afhængige af deres evne til selektivt at kunne transportere og isolere proteiner i specifikke områder. Tidligere ideer om, at proteiner bliver flyttet rundt i cellen ved, at de genkender særlige områder i deres omgivende membran, nanoskala pletter som kaldes ”lipid rafts” er i øjeblikket under intens debat. Men forskere fra Nano-Science Center har fundet en hidtil overset mekanisme baseret på formen af membranen. De har netop fået offentliggjort deres resultater i det anerkendte videnskabelige tidsskrift Nature Chemical Biology.
Tiltrækkende kurver på nanoskala
Som alle andre materialer, vil cellemembraner revne, når de bliver bøjet. Det viser sig, at membraner har en hel unik egenskab: når man bøjer dem mere og mere, skaber man ikke større revner, men blot mange flere revner, af samme størrelse. Det viser sig, at nogle vigtige proteiner "godt kan lide" at binde sig i disse revner. Derfor bliver buede dele af en membran et godt sted for dem at "møde" hinanden og dermed udføre de komplicerede opgaver, der kræver mange forskellige proteiner, der arbejder side om side.
- Vi blev meget overraskede over, at det er antallet af revner i membranen, der afgør, hvor mange proteiner, der bliver bundet. Hidtil har forskere inden for feltet troet, at det altafgørende var proteinernes evne og ”lyst” til at binde til membranen, også kaldet affinitet. Det taler vores data imod, forklarer post doc Nikos Hatzakis, Nano-Science Center og Kemisk Institut.
Signalproteiner binder sig til revner i membraner. Jo mere krum membranen er, jo flere steder kan proteiner bindes. Denne model viser for første gang en sammenhæng mellem transportcontainerens størrelse og mængden af bundet protein.
Modellen er generel
I celler rejser proteiner rundt i små vesikler - en slags sæbebobler, der ligesom celler er omgivet af membraner. Forskerne fremstillede vesikler i forskellige størrelser i laboratoriet og afprøvede, hvordan forskellige typer af proteiner blev bundet til vesikel-membranen. De fandt ud af, at jo mindre vesiklen var og jo mere krum membranen derfor var, desto højere var antallet af revner, og derfor antallet af proteiner, der kunne være bundet pr. overfladeareal.
- I det øjeblik vi forstod, at det mest kritiske parameter i vores data var membranens form, tænke vi straks, at vi måske havde fundet en generel mekanisme. En mekanisme, der gælder for mange andre proteiner, og ikke udelukkende dem, vi studerede. Derfor testede vi G- proteiner, der er vigtige signalproteiner. De er knyttet til membranen på en anden måde end de proteiner vi tidligere havde undersøgt - ved hjælp af et fedtstofanker. Vores data bekræfter, at modellen er generel, forklarer post doc Vikram Bhatia, Nano-Science Center og Institut for Nanovidenskab og Farmakologi.
- Den helt centrale betydning af membranens form i forhold til lokaliseringen af hundredvis af vigtige signalproteiner er meget afgørende for vores forståelse af mange biologiske processer. Processer hvoraf mange har direkte tilknytning til vigtige sygdomme, understreger lektor Dimitrios Stamou.
Lektor Dimitrios Stamou, Nano-Science Center (www.nano.ku.dk) og Institut for Neurovidenskab og Farmakologi (www.inf.ku.dk), stamou@nano.ku.dk eller 41 16 04 68
Kommunikationsmedarbejder Gitte Frandsen, Nano-Science Center www.nano.ku.dk, gf@nano.ku.dk eller 28 75 04 58