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Les scientifiques recensent l'équipe du stand de ravitaillement moléculaire responsable du ravitaillement en carburant en cellules de signalisation

Pendant les chemins d'IndyCar, les équipages d'arrêt de mine souvent ravitailleront un véhicule, remonteront des rouleaux et compléteront des réglages moins importants sur un véhicule de chemin dans 10 secondes. Dans cette courte durée, douzaine environ les gens travaille rapidement et d'une façon hautement coordonnée pour compléter un certain nombre de tâches avec le rendement extraordinaire.

Mais le rendement et la coordination des voies moléculaires en nos cellules surpassent souvent ce qu'un équipage d'arrêt de mine peut réaliser. Prenez par exemple, les événements qui se produisent dans l'oeil quand la lumière heurte la rétine--les millions de signes commencent une cascade de proportions moléculaires dans une seconde. À ce régime, une cellule rétinienne peut manquer de molécules de signalisation en juste quelques secondes. Cependant, les processus cellulaires du rendement incroyable maintiennent le système de signalisation par resynthesizing rapidement les molécules essentielles.

Comment les cellules combinent et réalisent ce phénomène est un puzzle que l'équipe de Raghu Padinjat au centre national pour les sciences biologiques (NCBS), Bangalore, avait étudié pour plus qu'une décennie. Maintenant, l'équipe a découvert une autre pièce du puzzle de signalisation--ils ont recensé un ensemble de trois protéines responsables d'aider la voie fonctionnent efficacement en cellules.

Les chercheurs du groupe ont prouvé que l'enzyme PI4KIIIα (kinase IIIα de phosphatidyl-inositol 4), avec les protéines peu connues Efr3 et TTC7, sont essentielle pour les niveaux de mise à jour de la molécule PIP2 de lipide, sur les membranes extérieures des cellules, où il est indispensable pour produire les messagers moléculaires pendant la signalisation cellulaire.

La voie de la phospholipase (PLC) C est un système de signalisation largement de occurrence en cellules utilisées pour retransmettre l'information en réponse aux stimulus tels que des hormones, des neurotransmetteurs, et même des odeurs et la lumière. Par exemple, dans les yeux, la lumière tombant sur les membranes extérieures des cellules rétiniennes active l'AP lié par membrane qui coupe PIP2 en messagers secondaires qui transfèrent l'information dans des cellules ; c'est la toute première opération de la cascade de signalisation qui introduit dans notre sens de visibilité.

Pendant ce procédé de signalisation, les gisements PIP2 dans les membranes extérieures des cellules rétiniennes sont rapidement épuisés, et un réapprovisionnement continuel de la molécule est nécessaire pour mettre à jour le système de signalisation. En cela, les niveaux extérieurs de membrane de la molécule PI4P (phosphate de phosphatidyl-inositol 4) sont tout essentiel que PI4P est un précurseur principal pour la synthèse PIP2. PI4P consécutivement est synthétisé par les kinases de phosphatidyl-inositol (PI4Ks), dont il y a 3 formes connues--PI4KIIIα, PI4KIIIβ, et PI4KIIβ. Utilisant la mouche à fruit, la drosophile, comme modèle, l'équipe de Padinjat a prouvé que PI4KIIIα est l'isoform qui met à jour des niveaux de PI4P pendant la signalisation. Le mutant pilote avec les concentrations très faibles de cette enzyme dans leur exposition d'yeux une réaction très réduite à la lumière. Ce manque de réaction à la lumière dans PI4KIIIα-deficient vole s'est avéré dû à l'épuisement PIP2 aux membranes extérieures des cellules rétiniennes des mouches--ceci confirme le rôle indispensable de PI4KIIIα en mettant à jour les niveaux PIP2 dans les membranes extérieures des cellules. En plus de ceci, l'étude a également constaté que PI4KIIIα fonctionne conjointement avec deux autres protéines, Efr3 et TTC7, pour mettre à jour des niveaux de PI4P. Tout comme les véhicules de ravitaillement d'équipe du stand de ravitaillement pendant un chemin, le fonctionnement d'Efr3, de TTC7, et de PI4KIIIα ensemble pour ravitailler rapidement des cellules de signalisation avec les quantités requises de PIP2 pour continuer à signaler aller. Les travaux futurs du groupe se concentreront sur comprendre comment Efr3 et TTC7 fonctionnent avec PI4KIIIα pour compléter le niveau des niveaux PI4P et PIP2 pendant la signalisation.

Les « variations génétiques dans une des composantes du composé, Efr3, ont été liées aux troubles de spectre d'autisme chez l'homme. Bien que les troubles neurodevelopmental tels que l'autisme soient un problème de santé important, l'altération en cellule neurale fonctionne dans le cerveau qui mènent à de telles maladies de cerveau sont mal comprise. En outre, l'esprit humain est un organe très complexe et la compréhension de son fonctionnement par l'intermédiaire des modèles plus simples tels que la drosophile peut fournir beaucoup d'informations. Cette étude peut pour cette raison fournir des analyses dans les troubles du développement fondamentaux de pathologie moléculaire du fonctionnement d'esprit humain, » dit Raghu Padinjat, qui dirige le laboratoire de recherche à NCBS qui a mené à bien ces travaux.

Dans un écart intéressant des méthodologies normales, ce travail emploie la spectrométrie de masse de pointe (MS) pour mesurer les niveaux PI4P et PIP2 dans les membranes des cellules. « Habituellement, les études comme le nôtre emploient les sondes fluorescentes lipide-grippantes pour mesurer les niveaux PI4P et PIP2, mais ici, nous avons mesuré ces lipides d'inférieur-abondance utilisant la milliseconde, » dit Sruthi Balakrishnan, qui est le premier auteur d'une publication qui décrit ces résultats. Il précise également que la milliseconde offre la caractéristique quantitative qui complète les méthodes basées sur représentation de fluorescence qui offrent l'information dans l'espace résolue.

« La disponibilité d'une installation de pointe de milliseconde de central à NCBS nous a permise d'obtenir des analyses quantitatives dans les secrets de la façon dont cette voie fonctionne » ajoute Padinjat.

« Découvrant que les aides de PI4KIIIα dans les niveaux de mise à jour de la surface-membrane PIP2 comble une lacune importante dans notre compréhension du métabolisme PIP2 et de la signalisation d'AP, » dit Balakrishnan. « En outre, puisque les deux procédés sont hautement économisés en travers des organismes, et se produisent dans beaucoup de types de cellules, notre travail dans les mouches peut réellement nous dire que beaucoup au sujet de ces voies même en cellules humaines, » il ajoute.