„Tudomány” - Tanulmány: A fehérjék úsznak a célhely felé a sejtekben – a kutatók új szállítómódot találtak

Professor Johannes Herrmann és doktori hallgatója, Katja Hansen a fehérjék mitokondriumba történő szállítását kutatják. (Fotó: AG Herrmann)

A mikroszkópos felvétel mitokondriumokat mutat, amelyek a sejtek erőműveiként is ismertek. (Fotó: AG Herrmann)

A fehérjék fontos építőkövei a sejteknek és alkotórészeiknek, például a mitokondriumoknak, amelyek a sejtek erőművei. Kaiserslautern-i kutatók, Johannes Herrmann professzor vezetésével, most először mutatták be, hogy a fehérjék nem a feltevés szerint közvetlenül az eredési helyükről vándorolnak a sejtek erőműveibe, hanem egy kerülőúton. Úgynevezett „szörföznek” az endoplazmatikus retikulumon keresztül, egy másik sejtszervecskén keresztül, azokhoz. A rangos tudományos folyóiratban, a Science-ben mutatják be ezt a mechanizmust a kutatók. Feltételezik, hogy így a sejtek elkerülhetik a fehérje összecsomósodását. Ez a mechanizmus szerepet játszhat olyan betegségekben, mint az Alzheimer- és Parkinson-kór.

A tudományban régóta az a feltevés uralkodott, hogy a fehérjék a citoszolban, a sejtplazmában történő képződésük után közvetlenül eljutnak célhelyeikre, mint például a sejtszervecskékbe. Ezek közé tartoznak például a mitokondriumok, amelyekben bizonyos fehérjék a sejtek energiáját termelik. A mitokondriumok felszínén speciális receptorok találhatók. „Felismerik az új fehérjéket, és gondoskodnak arról, hogy speciális transzportpórusok felvegyék ezeket, és bejuttassák a belsejükbe” – mondja Johannes Herrmann professzor, aki a TUK-nál a Sejtbiológia tanszéket vezeti, és régóta kutat a fehérjék mitokondriumokba történő szállításáról. „De azzal, hogy mi történik a fehérjék előtt, eddig teljesen nem volt világos.”

Herrmann csapata, Maya Schuldiner professzorasszony, a genetika szakértője a rangos izraeli Weizmann Intézetből Rehovotból, valamint a kutatócsoport közösen fedezték fel, hogy a fehérjék először az endoplazmatikus retikulumhoz (ER) kerülnek. Az ER szintén egy sejtszervecske, és kommunikációs központként működik. Különböző sejtszervecskéket, általában fehérjéket küld oda, ahol szükség van rájuk, képződésük után.

„Ott azonosítottunk bizonyos tényezőket, amelyek szükségesek a fehérjék mitokondriumokhoz való szállításához” – mondja Katja Hansen, Herrmann doktorandusz és a jelenlegi tanulmány első szerzője. Ehhez Hansen először egy új molekuláris biológiai eljárást fejlesztett ki. Ezzel a technikával a Kaiserslautern-i kutatócsoport sikeresen elemezte a mechanizmust. Ezt „ER-szörfözésnek” nevezte el, „mivel a fehérjék az ER felszínén, angolul surface, szörföznek” – magyarázza Hansen.

Az ER közbülső tárolóként szolgál. „Érzékeny új fehérjéket itt kötnek meg, amíg tovább nem adhatók a mitokondriumoknak” – mondja Herrmann. „Ez valószínűleg megakadályozza a fehérje összecsomósodását, az úgynevezett aggregátumokat, amelyek károsak lehetnek a sejtekre, és sok betegség okai.”

Herrmann csapata most vizsgálni szeretné, milyen szerepet játszik ez a mechanizmus különböző betegségekben, és hogyan lehet csökkenteni ezeket az aggregátumokat. „Főként neurodegeneratív betegségeket, mint az Alzheimer- és Parkinson-kórt, ezek a fehérje-összecsomósodások okozzák, amelyek az öregedő sejtekben halmozódnak fel” – folytatja a professzor.

Ha a kutatók jobban megértik ezeket a folyamatokat, a jövőben terápiás megközelítések alapjául szolgálhatnak, például az öregedéssel járó betegségek megelőzésében.

Az, hogy a mechanizmus szerepet játszik-e más helyekre vándorló fehérjéknél is, további kutatásokat igényel.

A tanulmány a rangos „Science” folyóiratban jelent meg: „ER surface retrieval pathway safeguards the import of mitochondrial membrane proteins in yeast.” Hansen, K.G., Aviram, N., Laborenz, J., Bibi, C., Meyer, M., Spang, A., Schuldiner, M., Herrmann, J.M.