Eliminarea deșeurilor celulare Modul în care celulele animale se protejează de substanțe periculoase - Inovații
Imagine microscopică a unui embrion divizor al nematodului C. elegans. Resturile corpului central (galben) sunt eliberate în mediu și preluate și defalcate de celulele vecine. Foto: Wehman
Pe parcursul evoluției, celulele animale au dezvoltat strategii pentru a descompune corpurile străine nedorite. În acest fel, ele elimină nu numai agenții patogeni invadatori, ci și celulele moarte și fragmentele de celule. Dacă eliminarea deșeurilor în celule este perturbată, acest lucru poate duce la reacții exagerate ale sistemului imunitar și la dezvoltarea bolilor autoimune, cum ar fi lupusul.
Oamenii de știință de la Centrul Rudolf Virchow pentru Biomedicină Experimentală de la Universitatea din Würzburg au examinat acum fragmente celulare foarte specifice: rămășițele corpului central. Corpul de mijloc este o structură de tranziție care apare la sfârșitul fiecărei diviziuni celulare și reprezintă ultima piesă de legătură între celulele fiice. Această structură a fost descrisă pentru prima dată în 1891 de anatomistul german Walther Flemming, motiv pentru care este cunoscut și sub numele de corp Flemming.
După divizarea celulară, corpul de mijloc este fie transmis unei celule fiice, fie eliberat în mediu. În orice caz, totuși, acesta trebuie în curând defalcat, altfel corpul mijlociu poate avea efecte suplimentare asupra celulelor. „Este cunoscut”, explică Dr. Ahmad Fazeli, primul autor al celor două studii, „că resturile corpului mijlociu influențează polaritatea și soarta celulelor”.
Celulele canceroase, de exemplu, ar îmbogăți corpurile lui Flemming, ceea ce ar putea duce la creșterea crescută. Intrebarea fara raspuns a fost cum celulele controleaza in mod normal eliminarea sau defectarea corpului mijlociu, continua Fazeli.
Studiile anterioare au presupus până acum două scenarii posibile pentru soarta corpului mijlociu: fie acesta rămâne într-una din celulele fiice și este digerat de autofagie (defalcarea componentelor proprii ale celulei), fie este eliberat mai întâi în mediul ambelor celule fiice și mai târziu de o celulă prin fagocitoză (Absorbția și descompunerea corpurilor străine) și prelucrate.
Cu noile lor studii, oamenii de știință au reușit să reconcilieze ambele scenarii posibile într-un singur model, așa cum au raportat în revistele Journal of Cell Science and Communicative & Integrative Biology. Echipa lui Ann Wehman a examinat celulele care se împart rapid ale embrionilor nematodului Caenorhabditis elegans, ale căror proteine și procese din celule sunt surprinzător de asemănătoare cu sistemul uman.
În studiile lor, au analizat rolul diferitelor proteine implicate în autofagie sau fagocitoză și au descoperit surprinzător că ambele sisteme pot funcționa împreună în defalcarea corpului mediu.
După cum au descoperit oamenii de știință, corpul mediu din țesutul embrionar al nematodului este eliberat din celulele fiice în mediu și preluat de celulele vecine. Acolo, proteinele autofagice închid corpul mediu absorbit și susțin descompunerea acestuia. Aceasta înseamnă că proteinele, care sunt în mod normal responsabile de eliminarea componentelor proprii ale celulei, participă, de asemenea, la descompunerea corpurilor străine.
Cu studiile actuale, oamenii de știință au reușit să demonstreze că corpul mijlociu este în cele din urmă defalcat prin fagocitoza asociată cu LC3 (LAP). Până în prezent, LAP era considerat un proces care este în mod normal responsabil pentru descompunerea bacteriilor invadatoare sau a rămășițelor celulelor moarte, o eliminare celulară a gunoiului, ca să spunem așa. Ceea ce este nou, totuși, este participarea sa la dezmembrarea corpului central.
„La prima vedere pare surprinzător faptul că celulele au dezvoltat un mecanism atât de complex pentru tratarea corpului mijlociu. Întrucât această structură de tranziție în sine are proprietăți de semnal, reglarea acesteia are o mare importanță pentru celulă ”, explică Dr. Ann Wehman. Corpul mijlociu este eliberat la sfârșitul diviziunii celulare.
Un corp central care rămâne într-o celulă fiică, pe de altă parte, ar putea da semnalul unei diviziuni reînnoite, ceea ce duce la modificări ale dimensiunii și formei celulelor sau chiar la fragmentarea lor. Deoarece un corp central care a fost ridicat poate influența și soarta celulei primitoare, descompunerea sa rapidă este importantă. Dezasamblat în componentele sale, corpul central nu este doar „inofensiv”, ci poate fi reciclat și de celulă.
Noul model pentru soarta și degradarea corpului mediu combină rezultatele studiilor anterioare pe nematode, muște și celule de mamifere. Cercetătorii din jurul lui Ann Wehman, prin urmare, suspectează că descoperirile lor pot fi transferate în mare măsură la oameni și ar putea ajuta la înțelegerea mai bună a mecanismelor din spatele unor boli precum cancerul sau boala autoimună lupus. Echipa investighează în prezent alte funcții ale LAP la embrioni de viermi și dorește să afle cum celulele folosesc LAP pentru a curăța mediul înconjurător și în acest fel protejează embrionul de deșeurile celulare.