Kutatók Kaiserslauternből és Saarbrückenből kapcsolatot találnak a sejtanyagcsere és a sejtosztódás között

Peroxiredoxin-hidrogén-peroxid (H2O2)-függő tiol-redox-relé (Prx-redox-ciklus) csatlakozik a sörélesztő anyagcsere ciklusához (YMC), hogy szabályozza a be- /kimenetet a sejtosztódási ciklusba (CDC). HOC = magas, LOC = alacsony oxigénfogyasztás. (Dr. Prince Saforo Amponsah)

Sok biológiai folyamat szabályozására jellemző a ritmikus változás. Ismert példák erre például a úgynevezett cirkadián ritmus, egy „belső óra” körülbelül 24 órás periódussal, vagy a kissé rövidebb, ultradián ritmus. Gyakran a sejtosztódás ehhez a ritmushoz kötött. A szaarbrückeni és kaiserslauterni biológusok most kiderítették, hogy ez a ritmus és a sejtosztódással való kapcsolódása szorosan összefügg a hidrogén-peroxid szintjével. A tanulmányt a rangos Nature Chemical Biology szakfolyóiratban publikálták.

A szervezetekben zajló folyamatok, egészen a molekuláris szintig, finoman hangolt koreográfiát követnek. Nagy jelentősége van ezen folyamatok szempontjából a szervezetben szigorúan meghatározott ritmusoknak, amelyek bizonyos körforgásokat követnek. Például a körülbelül 24 órás, cirkadián ciklus, egyfajta „belső óra”, fontos szerepet játszik az anyagcsere- és sejtosztódási mechanizmusokban a sejtekben.

A szaarbrückeni és kaiserslauterni kutatók most egy hasonló ciklust, a kissé rövidebb ultradián ciklust, a kovászos élesztőn vizsgálták meg alaposabban. „Még nem ismert minden részlet a molekuláris mechanizmusokról, amelyek a cirkadián ritmusokat irányítják” – mondja Dr. Prince Saforo Amponsah, a TUK molekuláris genetikai laboratóriumának biokémikusa és a tanulmány első szerzője. „Azonban kutatásunk fontos része ennek a kirakósnak.”

Bruce Morgan, a Saar-vidéki Egyetem biokémiaprofesszora irányításával a szakemberek megvizsgálták, mi történik a kovászos élesztő modellorganizmusban, ha a sejtek anyagciklusát szándékosan megváltoztatják. Korábban ismert volt, hogy az egészséges sejtekben az anyagcsere-folyamatok és a sejtosztódási ciklusok gyakran szinkronban zajlanak ilyen ritmusok szerint. Még nem volt egyértelmű, hogy a ritmikus változások az anyagcsere folyamatában ok vagy következmény-e a sejtosztódásnak.

Újszerű fluoreszcens érzékelők segítségével a kutatók megfigyelhették a hidrogén-peroxid szintjének ritmikus változásait. A hidrogén-peroxid régóta inkább arról volt ismert, hogy stresszt és károsodást okoz a sejtekben. „Vizsgáltuk a Peroxiredoxin fehérjét és reakcióját, valamint ennek következményeit a sejtosztódási ciklusra” – magyarázza Morgan. Mivel a Peroxiredoxin fehérje nagyon érzékenyen reagál a hidrogén-peroxidra, ezért különösen alkalmas a sejtek „belső órájának” összetett mechanizmusának további megértésére.

A kérdés, hogy a ritmus változása az ok vagy a következménye-e az anyagcsere változásának, most látszólag megválaszolódott: „Megállapítottuk, hogy a kapcsolat az anyagcsere és a sejtosztódás között megszakad, ha inaktiváljuk a Peroxiredoxint a kovászos élesztőben” – magyarázza Morgan biokémikus, aki a TUK-nál juniorprofesszorként dolgozott, mielőtt nemrégiben áttelepült Saar-vidékre. Ekkor a sejtosztódás elválik az anyagcserétől. Emellett a kutatók pontosan tudták szabályozni, mikor lépnek be és lépnek ki a sejtek a sejtosztódási ciklusból, az anyagcsere-ciklusokat precízen irányítva.

„Most elsőként tudjuk igazolni, hogy a Peroxiredoxinok döntő szerepet játszanak a sejtek időmérésében, mivel hidrogén-peroxidot használnak üzemanyagként, hogy funkciójukat, az időzítő szerepüket betöltsék” – mondja Amponsah, aki a kutatást doktori munkája során végezte a TUK-nál. „Ez körülbelül négy év kemény munka és egy év szakértői értékelés eredménye. Nagyon élveztem ezt a projektet, mert sok innovációt és új felismerést hozott.”

Ezek az alapvető kutatási eredmények fontosak lehetnek a tumoros sejtek kontrollálatlan sejtosztódásának jobb megértésében. Ismert, hogy a rákos sejtekben a sejtosztódás gyakran el van szakadva a cirkadián órától. A jövőben rendkívül érdekes lesz vizsgálni, hogy a hidrogén-peroxid szabályozásának zavara részt vesz-e ebben a folyamatban.

A kutatásban részt vett továbbá Prof. Zuzana Storchová, a TUK molekuláris genetikai laboratóriumának vezetője, és Dr. Galal Yahya Metwally, a Humboldt-ösztöndíjas és vendégkutató a munkacsoportjában. „Ez az együttműködés jól mutatja, hogy a különböző megközelítések kombinációja új felismeréseket hoz régi kérdésekben” – mondja Storchová. „Reméljük, hogy modellrendszerünk a jövőben további eredményeket fog hozni arról, hogyan szinkronizálódik a sejtciklus a metabolikus óra ritmusával.”