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Os cientistas identificam o grupo de poço molecular responsável para reabastecer em pilhas da sinalização

Durante raças de IndyCar, os grupos da parada do poço frequentemente reabastecerão um carro, substituirão as rodas e terminarão reparos menores em um carro de corridas dentro de 10 segundos. Neste curto período de tempo, dúzia ou assim povos trabalham ràpida e em uma maneira altamente coordenada para terminar um número de tarefas com eficiência extraordinária.

Mas a eficiência e a coordenação de caminhos moleculars em nossas pilhas ultrapassam frequentemente o que um grupo da parada do poço pode conseguir. Tome por exemplo, os eventos que acontecem no olho quando a luz bate a retina--milhões de sinais começam uma cascata de proporções moleculars dentro de um segundo. Nesta taxa, uma pilha retina pode ser executado fora das moléculas da sinalização apenas em alguns segundos. Contudo, os processos celulares de eficiência incrível mantêm o sistema de sinalização ir ràpida resynthesizing moléculas essenciais.

Como as pilhas coordenam e conseguem este fenômeno é um enigma que a equipe de Raghu Padinjat no centro nacional para as ciências biológicas (NCBS), Bangalore, esteja estudando para mais do que uma década. Agora, a equipe descobriu uma outra parte do enigma da sinalização--identificaram um grupo de três proteínas responsáveis para ajudar o caminho operam-se eficientemente nas pilhas.

Os pesquisadores do grupo mostraram que a enzima PI4KIIIα (quinase IIIα do phosphatidylinositol 4), junto com as proteínas pouco conhecidas Efr3 e TTC7, é crucial para níveis de manutenção da molécula PIP2 do lipido, nas membranas de superfície das pilhas, onde é vital para produzir mensageiros moleculars durante a sinalização celular.

O caminho do phospholipase (PLC) C é um sistema de sinalização extensamente de ocorrência nas pilhas usadas para retransmitir a informação em resposta aos estímulos tais como hormonas, neurotransmissor, e mesmo odores e luz. Por exemplo, nos olhos, a luz que cai nas membranas de superfície de pilhas retinas activa o PLC do membrana-limite que racha PIP2 nos mensageiros secundários que transferem a informação dentro das pilhas; esta é muito a primeira etapa da cascata da sinalização que alimenta em nosso sentido da visão.

Durante este processo da sinalização, as associações PIP2 nas membranas de superfície de pilhas retinas são usadas ràpida acima, e um reabastecimento constante da molécula é necessário para manter o sistema de sinalização. Nisto, os níveis de superfície da membrana da molécula PI4P (fosfato do phosphatidylinositol 4) são por mais crucial que PI4P seja um precursor chave para a síntese PIP2. PI4P por sua vez é sintetizado pelas quinase do phosphatidylinositol (PI4Ks), de que há 3 formulários conhecidos--PI4KIIIα, PI4KIIIβ, e PI4KIIβ. Usando a mosca de fruto, a drosófila, como um modelo, a equipe de Padinjat mostrou que PI4KIIIα é o isoform que mantem níveis de PI4P durante a sinalização. O mutante voa com níveis muito baixos desta enzima em sua mostra dos olhos uma resposta muito reduzida à luz. Esta falta da resposta à luz em PI4KIIIα-deficient voa foi encontrada para ser devido à prostração PIP2 nas membranas de superfície das pilhas retinas das moscas--isto confirma o papel vital de PI4KIIIα em manter os níveis PIP2 nas membranas de superfície das pilhas. Além do que isto, o estudo igualmente encontrou que PI4KIIIα trabalha conjuntamente com outras duas proteínas, Efr3 e TTC7, para manter níveis de PI4P. Bem como os carros do reabastecimento do grupo de poço durante uma raça, a função de Efr3, de TTC7, e de PI4KIIIα junto para reabastecer ràpida pilhas da sinalização com as quantidades exigidas de PIP2 para manter-se sinalizar ir. O trabalho futuro do grupo centrar-se-á sobre a compreensão de como Efr3 e TTC7 trabalham com PI4KIIIα para reabastecer os níveis PI4P e PIP2 durante a sinalização.

“As variações genéticas em um dos componentes do complexo, Efr3, foram ligadas às desordens do espectro do autismo nos seres humanos. Embora as desordens neurodevelopmental tais como o autismo sejam um problema de saúde importante, as alterações na pilha neural funcionam no cérebro que conduzem a tais doenças do cérebro são compreendidas deficientemente. Além disso, o cérebro humano é um órgão muito complexo e compreender sua função através de uns modelos mais simples tais como a drosófila pode fornecer muita informação. Este estudo pode conseqüentemente fornecer introspecções na patologia molecular que é a base de desordens desenvolventes da função do cérebro humano,” diz Raghu Padinjat, que dirige o laboratório de investigação em NCBS que realizou este trabalho.

Em um desvio interessante das metodologias normais, este trabalho usa a espectrometria em massa avançada (MS) para medir os níveis PI4P e PIP2 nas membranas de pilhas. “Geralmente, os estudos como nossos usam pontas de prova fluorescentes lipido-obrigatórias para medir os níveis PI4P e PIP2, mas aqui, nós medimos estes lipidos da baixo-abundância usando o MS,” diz Sruthi Balakrishnan, que é o primeiro autor de uma publicação que descreva estes resultados. Igualmente indica que o MS oferece os dados quantitativos que complementam os métodos imagem-baseados fluorescência que oferecem a informação espacial resolvida.

“A disponibilidade de uma facilidade avançada do MS da central em NCBS permitiu-nos de obter introspecções quantitativas nos segredos de como este caminho trabalha” adiciona Padinjat.

“Encontrando que as ajudas de PI4KIIIα em níveis de manutenção da superfície-membrana PIP2 enchem uma diferença principal em nossa compreensão do metabolismo PIP2 e da sinalização do PLC,” diz Balakrishnan. “Também, desde que os dois processos são conservados altamente através dos organismos, e ocorre em muitos tipos da pilha, nosso trabalho nas moscas pode realmente dizer-nos que muito sobre estes caminhos mesmo em pilhas humanas,” adiciona.