Aktuální číslo:

2017/12

Téma měsíce:

Kontakty

Mechanické síly, nebo lipidové rafty?

Role cytoskeletu při agregaci membránových molekul
 |  9. 12. 2010
 |  Vesmír 89, 732, 2010/12

Už před dvěma desítkami let přineslo několik na sobě nezávislých vědeckých týmů důkazy, že proteiny se v buněčné membráně sdružují do větších či menších skupin.1) Těmto útvarům se začalo říkat lipidové rafty či membránové mikrodomény. Vědci se dodnes příliš neshodnou na tom, jaká je jejich velikost, zda a jaké lipidické prostředí podmiňuje jejich vznik, popřípadě zda neexistují jen za nízkých teplot. Důvody pro konkrétní prostorové uspořádání proteinů v biologických membránách nejsou příliš jasné a od dříve populárních interakcí mezi proteiny a lipidy se nyní pozornost přesouvá k interakcím mezi proteiny samotnými. Významný příspěvek k této problematice letos publikoval Jay T. Groves v časopise Science.2) Na křemíkové vrstvičce vytvořil dva experimentální modely lipidické dvojvrstvy simulující buněčnou membránu. Do jednoho z nich zapustil čtvercovou síť bariér pokovených chromem. Jednotlivé bariéry byly 0,01 μm vysoké a tvořily pole se stranami dlouhými 0,5–20 μm. K volné difuzi molekul mohlo tedy docházet jen v rámci každého jednotlivého oka. V paralelně probíhajícím pokusu byla identická lipidová dvojvrstva ponechána bez bariér, difuze tedy mohla probíhat volně. Do lipidické dvojvrstvy zakotvili molekulu ephrin-A1, což je důležitý ligand Eph receptorů, molekul podílejících se na správné ontogenezi organismu především v rámci nervové soustavy a krvetvorných buněk. Jejich nesprávná funkce a nadbytečné množství vedou k různým patologickým jevům. S jejich zvýšenou expresí je spojeno například 40 % případů nádorů prsu. Na takto zhotovenou membránu přidali lidské epiteliální buňky nesoucí na svém povrchu receptor EphA2 pro ephrin-A1. Za normálních okolností způsobí kontakt ligandu s receptorem navázání ligandu a spuštění signalizace dovnitř buňky. Připomeňme si ale, že v jednom z pokusů byla pohyblivost ligandu blokována pomocí bariér. Naopak v druhém se mohl ligand membránou libovolně přesouvat a formovat i rozsáhlé shluky. Buněčná membrána s uměle vytvořenou lipidickou dvojvrstvou interagovala jen prostřednictvím ligandu, vědci elegantně vyloučili nespecifické interakce, které by mohly být zprostředkované třeba membránovými integriny. Podle očekávání zjistili, že na membráně s chromovými bariérami dokázal receptor tvořit jen miniaturní agregátky v rámci každého pole, zatímco při kontaktu s membránou bez bariér se ligand i jeho receptor rychle přesouvaly do velkých agregátů. K agregátům bylo v buňce vázáno velké množství aktinového cytoskeletu spolu s molekulami schopnými ovlivňovat jeho přestavbu. Ale když byly přestavby cytoskeletu zablokovány chemickým inhibitorem, buňky nebyly schopny tvořit velké agregáty receptoru ani při kontaktu s ligandem zakotveným v membráně bez bariér.3) Pokud byly bariéry v membráně s ligandem dostatečně husté (0,5 μm), agregace receptoru rovněž nebyla schopna stimulovat přestavbu aktinového cytoskeletu pod membránou. Pokud však byly použity bariéry řidší (≥ 3 μm) nebo byla membrána zcela bez bariér, ligand stimuloval jak agregaci receptoru, tak i navazující přestavby aktinového cytoskeletu.

Autoři na základě svých pokusů soudí, že buňka k agregaci receptoru využívá mechanickou sílu generovanou přestavbami aktinového cytoskeletu (a aktivitou na něj navázaných molekulárních motorů4)). Jejich výsledky dosáhly i funkční aplikace – při testování několika desítek nádorových buněčných linií zjistili, že jejich invazivita silně koreluje se zvýšeným radiálním pohybem ephrinového receptoru, ale naopak jen slabě závisí na jeho celkovém množství. Studie je silným argumentem pro zastánce teorie zdůrazňující nutnost protein-proteinových (tedy nejen protein-lipidových) interakcí při vytváření proteinových shluků na buněčné membráně.

Poznámky

1) Vesmír 74, 625, 1995/11; Vesmír 89, 312, 2010/5.

2) Salaita K. a kol., Science 327, 1380–1385, 2010

3) Je nutno rozlišovat potlačení přítomnosti cytoskeletu jako takového a potlačení jeho přestaveb. Cytoskelet drží jednotlivé molekuly v buňce na jejich místech; když jej rozbijeme, buňky se snáze aktivují (Tolarová H. a kol., Eur. J. Immunol. 34, 2004, 1627–1636). Když ale inhibujeme jen přestavby již existujícího cytoskeletu, tak jako v popisované Grovesově práci, signální molekuly jsou drženy na stále stejných místech a aktivace buňky je naopak ztížena (Avalos A. M. a kol., J. Biol. Chem. 279, 2004, 39139–39145).

4) Vesmír 75, 309, 1996/6.

Ke stažení

OBORY A KLÍČOVÁ SLOVA: Molekulární biologie
RUBRIKA: Glosy

O autorovi

Petr Heneberg

RNDr. Petr Heneberg, Ph.D., (*1980) vystudoval biologii na Přírodovědecké fakultě UK v Praze. V Centru pro výzkum diabetu, metabolismu a výživy 3. lékařské fakulty Univerzity Karlovy se zabývá především výzkumem signalizačních kaskád a nádorovou biologií a vlivem změn životního prostředí na člověka a jiné organismy.

Doporučujeme

Tajemná „Boží země“ Punt

Tajemná „Boží země“ Punt uzamčeno

Břetislav Vachala  |  4. 12. 2017
Mnoho vzácného zboží starověkého Egypta pocházelo z tajemného Puntu, kam Egypťané pořádali časté obchodní výpravy. Odkud jejich expedice...
Hmyz jako dokonalý létací stroj

Hmyz jako dokonalý létací stroj

Rudolf Dvořák  |  4. 12. 2017
Hmyz patří k nejdokonalejším a nejstarším letcům naší planety. Jeho letové schopnosti se vyvíjely přes 300 milionů let a předčí dovednosti všech...
Hranice svobody

Hranice svobody uzamčeno

Stefan Segi  |  4. 12. 2017
Podle listiny základních práv a svobod, která je integrovaná i v Ústavě ČR, jsou „svoboda projevu a právo na informace zaručeny“ a „cenzura je...

Předplatným pomůžete zajistit budoucnost Vesmíru

Tištěná i elektronická
verze časopisu
Digitální archiv
od roku 1994
Speciální nabídka
pro školy a studenty

 

Objednat předplatné