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Gli scienziati identificano la squadra di pozzo molecolare responsabile del rifornimento di carburante in celle di segnalazione

Durante le corse di IndyCar, le squadre di arresto del pozzo spesso riforniranno di carburante un'automobile, sostituiranno le ruote e completeranno le piccole riparazioni su una macchina da corsa entro 10 secondi. In questo periodo ridotto, dozzina circa la gente funziona rapido ed in un modo altamente coordinato per completare una serie di mansioni con risparmio di temi straordinario.

Ma il risparmio di temi ed il coordinamento delle vie molecolari in nostre celle sorpassano spesso che cosa una squadra di arresto del pozzo può raggiungere. Catturi per esempio, gli eventi che accadono nell'occhio quando l'indicatore luminoso colpisce la retina--milioni di segnali cominciano una cascata delle proporzioni molecolari in un secondo. A questa tariffa, una cella retinica può esaurire le molecole di segnalazione appena in alcuni secondi. Tuttavia, i trattamenti cellulari di risparmio di temi incredibile tengono il sistema di segnalazione andare rapido resynthesizing le molecole essenziali.

Come le celle coordinano e raggiungono questo fenomeno è un puzzle che il gruppo di Raghu Padinjat al centro nazionale per le scienze biologiche (NCBS), Bangalore, sta studiando per più di una decade. Ora, il gruppo ha scoperto un altro pezzo del puzzle di segnalazione--hanno identificato un insieme di tre proteine responsabili dell'aiuto della via funzionano efficientemente in celle.

I ricercatori dal gruppo hanno indicato che l'enzima PI4KIIIα (chinasi IIIα del fosfatidilinositolo 4), con le proteine poco note Efr3 e TTC7, è cruciale per i livelli di mantenimento della molecola PIP2 del lipido, sulle membrane di superficie delle celle, in cui è vitale per la produzione dei messaggeri molecolari durante la segnalazione cellulare.

La via della fosfolipasi (PLC) C è un sistema di segnalazione ampiamente d'avvenimento in celle usate per trasmettere le informazioni in risposta agli stimoli quali gli ormoni, i neurotrasmettitori e perfino gli odori e l'indicatore luminoso. Per esempio, negli occhi, l'indicatore luminoso che cade sulle membrane di superficie delle celle retiniche attiva allo lo SpA diretto a membrana che divide PIP2 in messaggeri secondari che trasferiscono le informazioni all'interno delle celle; ciò è il primissimo punto della cascata di segnalazione che inserisce nel nostro senso della visione.

Durante questo trattamento di segnalazione, i raggruppamenti PIP2 nelle membrane di superficie delle celle retiniche sono rapido esauriti e una nuova fornitura costante della molecola è necessaria da mantenere il sistema di segnalazione. In questo, i livelli di superficie della membrana della molecola PI4P (fosfato del fosfatidilinositolo 4) sono per quanto PI4P sia cruciale un precursore per la sintesi PIP2. PI4P a sua volta è sintetizzato dalle chinasi del fosfatidilinositolo (PI4Ks), di cui ci sono 3 conosciuti si formano--PI4KIIIα, PI4KIIIβ e PI4KIIβ. Facendo uso della mosca di frutta, la drosofila, come modello, il gruppo di Padinjat ha indicato che PI4KIIIα è l'isoforma che mantiene i livelli di PI4P durante la segnalazione. Mutante pilota con i livelli molto bassi di questo enzima nella loro manifestazione degli occhi una risposta molto diminuita ad indicatore luminoso. Questa mancanza di risposta ad indicatore luminoso in PI4KIIIα-deficient vola è risultata dovuto svuotamento PIP2 alle membrane di superficie delle celle retiniche delle mosche--ciò conferma il ruolo vitale di PI4KIIIα nel mantenimento dei livelli PIP2 nelle membrane di superficie delle celle. Oltre a questo, lo studio egualmente ha trovato che PI4KIIIα funziona insieme con altre due proteine, Efr3 e TTC7, per mantenere i livelli di PI4P. Tanto come le automobili di rifornimento di carburante della squadra di pozzo durante una corsa, la funzione di Efr3, di TTC7 e di PI4KIIIα insieme per rifornire di carburante rapido le celle di segnalazione con le quantità richieste di PIP2 per continuare segnalare andare. I lavori futuri del gruppo metteranno a fuoco sulla comprensione come Efr3 e TTC7 funzionano con PI4KIIIα per riempire i livelli PI4P e PIP2 durante la segnalazione.

“Le variazioni genetiche in una delle componenti del complesso, Efr3, sono state collegate ai disordini di spettro di autismo in esseri umani. Sebbene i disordini neurodevelopmental quale autismo siano un'emissione di salubrità importante, le alterazioni in cella neurale funzionano nel cervello che piombo a tali malattie del cervello sono capite male. Ancora, il cervello umano è un organo molto complesso e capire la sua funzione via i modelli più semplici quale la drosofila può fornire molte informazioni. Questo studio può quindi fornire le comprensioni nella patologia molecolare che è alla base dei disordini inerenti allo sviluppo della funzione del cervello umano,„ dice Raghu Padinjat, che dirige il laboratorio di ricerca a NCBS che ha effettuato questo lavoro.

In una deviazione interessante dalle metodologie normali, questo lavoro usa la spettrometria di massa avanzata (MS) per misurare i livelli PI4P e PIP2 nelle membrane delle cellule. “Solitamente, gli studi come nostri usano le sonde fluorescenti dell'lipido-associazione per misurare i livelli PI4P e PIP2, ma qui, abbiamo misurato questi lipidi dell'basso abbondanza facendo uso del ms,„ dice Sruthi Balakrishnan, che è il primo autore di una pubblicazione che descrive questi risultati. Egualmente precisa che il ms offre i dati quantitativi che complementano ai i metodi basati a rappresentazione della fluorescenza che offrono nello spazio informazioni risolte.

“La disponibilità di una funzione avanzata del ms della centrale a NCBS ci ha permesso di ottenere le comprensioni quantitative nei segreti di come questa via funziona„ aggiunge Padinjat.

“Scoprendo che le guide di PI4KIIIα nei livelli di mantenimento della superficie-membrana PIP2 colma una lacuna importante nella nostra comprensione del metabolismo PIP2 e della segnalazione di SpA,„ dice Balakrishnan. “Inoltre, poiché i due trattamenti altamente sono conservati attraverso gli organismi e si presenta in molti tipi delle cellule, il nostro lavoro in mosche può realmente dirci che molto circa queste vie anche in cellule umane,„ aggiunge.