Πώς αντιδρούν τα κύτταρα μας στο άγχος;

Οι μοριακοί βιολόγοι ανασυγκροτούν μια σύνθετη κυτταρική δομή που σχετίζεται με νευροεκφυλιστικές ασθένειες όπως η ALS .

Τα κύτταρα εκτίθενται συχνά σε αγχωτικές καταστάσεις που μπορεί να είναι απειλητικές για τη ζωή, όπως υψηλές θερμοκρασίες ή τοξίνες.  Ευτυχώς, τα κύτταρα μας είναι κυρίαρχοι της διαχείρισης του στρες με ένα ισχυρό πρόγραμμα απόκρισης: παύουν να αναπτύσσονται, παράγουν παράγοντες προστασίας από το στρες και σχηματίζουν μεγάλες δομές, οι οποίες ονομάζονται κόκκοι στρες.  Επιστήμονες στο Κέντρο Βιοτεχνολογίας (BIOTEC) του TU Dresden και του Max Planck Institute of Molecular Cell Biology and Genetics (MPI-CBG), μαζί με συνεργάτες της Χαϊδελβέργης και του Σαιντ Λούις (ΗΠΑ) έχουν διερευνήσει πώς αυτές οι μυστηριώδεις δομές συναρμολογούνται και διαλύονται και τι μπορεί να προκαλέσει τη μετάβασή τους σε παθολογική κατάσταση όπως παρατηρείται σε νευροεκφυλιστικές ασθένειες όπως η ALS (αμυοτροφική πλευρική σκλήρυνση).

Τα αποτελέσματά τους δημοσιεύθηκαν στο γνωστό επιστημονικό περιοδικό Cell.  Το ALS είναι μια έως τώρα ανίατη ασθένεια του κεντρικού νευρικού συστήματος στο οποίο οι κινητικοί νευρώνες – νευρικά κύτταρα που είναι υπεύθυνα για την κίνηση των μυών – σταδιακά πεθαίνουν.  Οι κόκκοι στρες παίζουν ρόλο σε αυτήν τη διαδικασία;  Οι κόκκοι του στρες σχηματίζονται στο κυτταρόπλασμα του κυττάρου και συγκεντρώνονται από μεγάλο αριθμό μακρομοριακών συστατικών όπως RNAs αγγελιοφόρων και πρωτεΐνες που δεσμεύουν RNA.

Οι κόκκοι στρες αποσυναρμολογούνται συνήθως όταν υποχωρεί το στρες, μια διαδικασία που προωθείται από τη δυναμική φύση των κόκκων στρες.  Ωστόσο, ένα χαρακτηριστικό γνώρισμα του ALS είναι η παρουσία μη δυναμικών, μόνιμων μορφών κόκκων στρες.  “Στην ALS, οι ασθενείς πάσχουν από μυϊκή αδυναμία και παράλυση.

Οι κινητικοί νευρώνες που περιέχουν κόκκους στρες εκφυλίζονται αργά, προκαλώντας προοδευτική απώλεια κινητικών λειτουργιών. Πρέπει να κατανοήσουμε καλύτερα την περίπλοκη βιολογία των κόκκων στρες για να σχεδιάσουμε και να αναπτύξουμε μελλοντικές θεραπευτικές στρατηγικές που εξουδετερώσει την πορεία της νόσου.

Αλλά το περίπλοκο περιβάλλον των κυττάρων μέσα σε έναν οργανισμό το καθιστά δύσκολο », εξηγεί ο Titus Franzmann, ένας από τους ανώτερους συγγραφείς της έκδοσης.  Προκειμένου να δοκιμάσουν συστηματικά τις υποθέσεις τους σχετικά με τη συγκέντρωση κοκκίων στρες και την παθολογία που προκαλεί μοριακές αλλαγές, οι επιστήμονες ανέπτυξαν ένα ελεγχόμενο περιβάλλον χρησιμοποιώντας ένα σύστημα in vitro με καθαρισμένα συστατικά που επέτρεψαν την αναδημιουργία κόκκων στρες σε έναν δοκιμαστικό σωλήνα.

Παρατήρησαν βήμα προς βήμα τη συναρμολόγηση κόκκων πίεσης και χαρακτήρισαν τους κρίσιμους παράγοντες που διέπουν τη δυναμική τους.  “Οι κόκκοι του στρες έχουν πολύ περίπλοκη δομή. Ωστόσο, ο σχηματισμός τους εξαρτάται κυρίως από τη συμπεριφορά μιας μόνο πρωτεΐνης – της πρωτεΐνης που δεσμεύει το RNA G3BP”, λέει η Jordina Guillén-Boixet, ένας από τους πρώτους συγγραφείς της μελέτης.

“Αυτή η πρωτεΐνη υφίσταται μια κρίσιμη δομική αλλαγή: Υπό συνθήκες μη στρες, το G3BP υιοθετεί μια συμπαγή κατάσταση που δεν επιτρέπει τη συγκέντρωση των κόκκων πίεσης. Αλλά υπό πίεση, τα μόρια RNA συνδέονται με το G3BP επιτρέποντας πολλαπλές αλληλεπιδράσεις που προάγουν τη συναρμολόγηση των δυναμικών κόκκων πίεσης. επακόλουθη μετάβαση από δυναμική σε μη δυναμική κατάσταση, η οποία μπορεί να προκαλείται για παράδειγμα από παρατεταμένο στρες, μπορεί να προκαλέσει το θάνατο των κινητικών νευρώνων, όπως μπορούμε να παρατηρήσουμε στην ασθένεια ALS. ”

Το ερευνητικό έργο ξεκίνησε το 2015 και ηγήθηκε της ερευνητικής ομάδας Alberti στο BIOTEC της TU Dresden .  Η στενή συνεργασία 23 επιστημόνων από την TU Dresden, το MPI-CBG, το Ευρωπαϊκό Εργαστήριο Μοριακής Βιολογίας (EMBL) στη Χαϊδελβέργη και το Πανεπιστήμιο της Ουάσιγκτον στο St. Louis (ΗΠΑ) ήταν κεντρική για την επιτυχία του έργου.  Ο Simon Alberti, καθηγητής στο BIOTEC, λέει: “Υπάρχουν πολλές ερωτήσεις που απομένουν. Το πειραματικό μας σύστημα στο BIOTEC είναι τώρα διαθέσιμο για περαιτέρω δοκιμές και θα είναι κεντρικό στην ανάπτυξη νέων διαγνωστικών και θεραπευτικών για την καταπολέμηση νευροεκφυλιστικών ασθενειών όπως το ALS.”

ΜΕΤΑΦΡΑΣΜΕΝΟ ΜΕ GOOGLE TRANSLATE

ΠΗΓΗ https://www.mpi-cbg.de/news-events/latest-news/article/news/how-do-our-cells-respond-to-stress/