Inventar de proteine de succes la Institutul Centrosome Max Planck pentru Biochimie
Deși are o dimensiune de doar o miime de milimetru, joacă un rol important în toate celulele - centrosomul, un corp celular format din proteine, care este esențial pentru divizarea, modelarea și mișcarea celulelor. În fiecare celulă este prezent într-unul sau - înainte de divizare - două copii și organizează „scheletul” celulei, citoscheletul microtubulului. Oamenii de știință de la Institutul Max Planck pentru Biochimie din Martinsried de lângă München și de la Universitatea din sudul Danemarcei din Odense au găsit acum dintr-o dată un număr considerabil de proteine necunoscute anterior ale centrosomului în celulele umane - un succes de mare importanță medicală, deoarece tulburările Centrozomii joacă un rol în cancer, dar și în obezitate sau diabet 2 (Nature, 4 decembrie 2003). O compoziție defectuoasă a centrosomilor, în urma căreia proteine importante funcționează incorect sau sunt complet absente, duce la o perturbare a diviziunii celulare și la dezvoltarea tumorilor.
Deși are o dimensiune de doar o miime de milimetru, joacă un rol important în toate celulele - centrosomul, un corp celular format din proteine care este esențial pentru divizarea, modelarea și mișcarea celulelor. În fiecare celulă este prezent într-unul sau - înainte de divizare - două copii și organizează „scheletul” celulei, citoscheletul microtubulului. Oamenii de știință de la Institutul Max Planck pentru Biochimie din Martinsried de lângă München și de la Universitatea din sudul Danemarcei din Odense au găsit acum dintr-o dată un număr considerabil de proteine necunoscute anterior ale centrosomului în celulele umane - un succes de mare importanță medicală, deoarece tulburările Centrosomii joacă un rol în cancer, dar și în obezitate sau diabet 2 (Nature, 4 decembrie 2003). O compoziție incorectă a centrosomilor, în urma căreia proteine importante funcționează incorect sau sunt complet absente, duce la întreruperea diviziunii celulare și la dezvoltarea tumorilor.
În organismul uman, au loc câteva milioane de diviziuni celulare în fiecare secundă (de exemplu, în celulele sanguine, intestinale și ale pielii): Cu fiecare diviziune celulară, conținutul celulei este dublat și distribuit către două celule fiice noi. La fel se întâmplă și cu cromozomii, purtătorii informațiilor genetice ale celulei (ADN). Aici, citoscheletul microtubulilor formează o rețea fină, fusul de divizare, care este organizat de cei doi centrosomi ai celulei (vezi Fig. 1). Centrosomul, ca „maestru de ceremonii” al diviziunii celulare, controlează fusul diviziunii și se asigură că cromozomii care sunt duplicați în timpul diviziunii celulare sunt uniform împărțiți între cele două celule fiice nou create și că toate informațiile și funcțiile celulei originale sunt „moștenite”. În celulele tumorale, această diviziune a cromozomilor și centrosomilor este adesea perturbată și pot apărea celule cu prea mulți sau prea puțini cromozomi.
Oamenii de știință știu despre rolul central al centrosomului în celulă de mai bine de o sută de ani. Cu toate acestea, se știe foarte puțin despre structura și funcția sa. Acum biologii celulelor Martinsried din departamentul lui Erich Nigg au reușit să determine compoziția proteinelor (proteomică) centrosomului într-un singur proiect de cercetare. Pentru a face acest lucru, cercetătorii au izolat centrosomii din culturile de celule și apoi au lucrat cu colegii lor danezi pentru a determina proteinele individuale care apar în centrosom. Oamenii de știință de la Odense sunt specialiști în domeniul analizei proteinelor cu ajutorul spectrometriei de masă: aici proteinele sunt ionizate și apoi analizate și identificate pentru masa lor în faza gazoasă. Până acum, doar câteva proteine sau componente proteice (peptide) au fost identificate folosind metode de spectrometrie de masă, dar oamenii de știință care lucrează cu Matthias Mann în Odense au dezvoltat acum o metodă care le permite să extragă proteine individuale dintr-un amestec de multe sute de proteine sau peptide. sau pentru a identifica și cuantifica peptidele („Protein Correlation Profiling”).
Provocarea în investigarea proteinelor centrosom a fost prima de a le izola de înaltă calitate. Totalul a 1.000 de proteine găsite au fost apoi comparate în baze de date cu proteinele centrosomului deja cunoscute. Oamenii de știință au descoperit că, pe lângă cele aproximativ 60 de proteine cunoscute, au identificat alte 19 proteine complet necunoscute și, de asemenea, au găsit 41 de proteine care sunt foarte susceptibile de a fi găsite în centrosom. Cele două grupuri de cercetare au reușit astfel să dubleze numărul de proteine centrosom cunoscute cu studiul lor, care a durat puțin sub doi ani.
Atribuirea clară a proteinelor la centrosom a fost efectuată de Christopher J. Wilkinson și colegii săi Martinsried. Grupul de lucru condus de Erich Nigg se ocupă de centrosomul uman și în special de rolul său în diviziunea celulară și dezvoltarea tumorii de mulți ani. Cu ajutorul microscopiei cu imunofluorescență, cercetătorii au reușit să demonstreze în mod clar localizarea a 19 proteine în centrosom. Pentru a face acest lucru, oamenii de știință au legat proteinele cu o altă proteină care fluorescă atunci când este expusă la lumină la o anumită lungime de undă (GFP = „proteină fluorescentă verde”). În acest fel, a fost posibil să se urmărească proteinele în timpul diviziunii celulare la microscop și să se observe că aceste 19 proteine apar de fapt în centrosom.
„Am reușit să identificăm un număr mare de proteine într-un timp foarte scurt”, spune Wilkinson. „Până acum a fost posibil să ne concentrăm doar pe o singură proteină într-un studiu, dar datorită colaborării eficiente cu echipa lui Matthias Mann, am reușit să examinăm proteomul, adică întreaga compoziție proteică a centrosomului. Acest lucru nu a fost realizat până acum. Prin rezultatele noastre, nu mai suntem departe de a cunoaște întreaga compoziție proteică a centrosomului. "
Semnificația acestor noi descoperiri pentru cercetarea bolilor umane este evidentă: una dintre proteinele pe care oamenii de știință le-au identificat acum ca centrosomale este asociată cu dezvoltarea cancerului ganglionar limfatic (limfom cu celule B și T). Oamenii de știință au descoperit, de asemenea, o parte a unei proteine care este atribuită așa-numitei proteine sindrom Alström și este implicată în dezvoltarea obezității, diabetului de tip 2 și a degenerării neurosenzoriale. Identificarea acestui număr mare de componente ale centrosomului deschide perspective complet noi pentru a elucida reglarea, funcția și interacțiunea lor între ele și cu alte proteine celulare în studii ulterioare. [ED/AT]
Publicație originală:
Andersen J S, Wilkinson C J, Mayor T, Mortensen P, Nigg E A, Mann M: Caracterizarea proteomică a centrosomului uman utilizând profilarea corelației proteinelor. Nature, Vol. 426, Nr. 6966, pp. 570-574, 4 decembrie 2003.
Nigg E A: Aberații centrozomale: cauza sau consecința progresiei cancerului? Nat Rev Cancer. 2002 noiembrie; 2 (11): 815-25.
Aebersold R, Mann M: Proteomică bazată pe spectrometrie de masă. Nature Vol. 422, pp. 198-207, 13 martie 2003.
Pentru mai multe informații, vă rugăm contactați:
Eva-Maria Diehl (Relații publice)
Institutul Max Planck pentru Biochimie, Martinsried