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Los científicos determinan al equipo en boxes molecular responsable del reaprovisionar de combustible en células de la transmisión de señales

Durante las carreras de IndyCar, las dotaciones del parada del hueco reaprovisionarán de combustible un vehículo, reemplazarán las ruedas y terminarán a menudo reparaciones de menor importancia en un coche de carreras en el plazo de 10 segundos. En este breve periodo de tiempo, docena o gente trabajan tan rápidamente y en una manera altamente coordinada para terminar varias tareas con eficiencia extraordinaria.

Pero la eficiencia y la coordinación de caminos moleculares en nuestras células superan a menudo lo que puede lograr una dotación del parada del hueco. Tome por ejemplo, las acciones que suceso en el aro cuando la luz pega la retina--millones de señales comienzan una cascada de proporciones moleculares dentro de un segundo. A este régimen, una célula retiniana puede ejecutarse de las moléculas de la transmisión de señales en apenas algunos segundos. Sin embargo, los procesos celulares de la eficiencia increíble guardan el sistema de transmisión de señales el ir rápidamente resynthesizing las moléculas esenciales.

Cómo las células coordinan y logran este fenómeno es un rompecabezas que las personas de Raghu Padinjat en el centro nacional para las ciencias biológicas (NCBS), Bangalore, han estado estudiando para más que una década. Ahora, las personas han destapado otro pedazo del rompecabezas de la transmisión de señales--han determinado un equipo de tres proteínas responsables de ayudar el camino operan eficientemente en células.

Los investigadores del grupo han mostrado que la enzima PI4KIIIα (cinasa IIIα del fosfatidilinositol 4), junto con las proteínas poco conocidas Efr3 y TTC7, es crucial para los niveles que mantienen de la molécula PIP2 del lípido, en las membranas superficiales de células, donde está vital para producir a mensajeros moleculares durante la transmisión de señales celular.

El camino de la fosfolipasa (PLC) C es un sistema de transmisión de señales extensamente de ocurrencia en las células usadas para retransmitir la información en respuesta a estímulos tales como hormonas, neurotransmisores, e incluso olores y luz. Por ejemplo, en los aros, la luz que cae en las membranas superficiales de células retinianas activa el PLC del membrana-salto que parte PIP2 en los mensajeros secundarios que transfieren la información dentro de las células; éste es el primer paso de la cascada de la transmisión de señales que introduce en nuestro sentido de la visión.

Durante este proceso de la transmisión de señales, los centros comunes PIP2 en las membranas superficiales de células retinianas se consumen rápidamente, y un reabastecimiento constante de la molécula es necesario mantener el sistema de transmisión de señales. En esto, los niveles superficiales de la membrana de la molécula PI4P (fosfato del fosfatidilinositol 4) son tan crucial que PI4P es un precursor dominante para la síntesis PIP2. PI4P a su vez es sintetizado por las cinasas del fosfatidilinositol (PI4Ks), cuyo hay 3 formas sabidas--PI4KIIIα, PI4KIIIβ, y PI4KIIβ. Usando la mosca del vinagre, la Drosophila, como modelo, las personas de Padinjat ha mostrado que PI4KIIIα es el isoform que mantiene niveles de PI4P durante la transmisión de señales. El mutante vuela con los niveles muy bajos de esta enzima en su demostración de los aros una reacción muy reducida a la luz. Esta falta de reacción a la luz en PI4KIIIα-deficient vuela fue encontrada para ser debido al agotamiento PIP2 en las membranas superficiales de las células retinianas de las moscas--esto confirma el papel vital de PI4KIIIα en mantener los niveles PIP2 en las membranas superficiales de células. Además de esto, el estudio también ha encontrado que PI4KIIIα trabaja conjuntamente con dos otras proteínas, Efr3 y TTC7, para mantener niveles de PI4P. Como los vehículos del reaprovisionamiento de combustible del equipo en boxes durante una carrera, la función de Efr3, de TTC7, y de PI4KIIIα junto para reaprovisionar de combustible rápidamente las células de la transmisión de señales con las cantidades requeridas de PIP2 para guardar el hacer señales de ir. El trabajo futuro del grupo se centrará en la comprensión de cómo Efr3 y TTC7 trabajan con PI4KIIIα para llenar los niveles PI4P y PIP2 durante la transmisión de señales.

Las “variaciones genéticas en uno de los componentes del complejo, Efr3, se han conectado a los desordenes del espectro del autismo en seres humanos. Aunque los desordenes neurodevelopmental tales como autismo sean un problema de salud importante, los cambios en célula de los nervios funcionan en el cerebro que llevan a tales enfermedades del cerebro son mal entendidos. Además, el cerebro humano es un órgano muy complejo y la comprensión de su función vía modelos más simples tales como Drosophila puede ofrecer mucha información. Este estudio puede por lo tanto ofrecer discernimientos en la patología molecular que es la base de desordenes de desarrollo de la función del cerebro humano,” dice Raghu Padinjat, que dirige el laboratorio de investigación en NCBS que realizó este trabajo.

En una desviación interesante de las metodologías normales, este trabajo utiliza la espectrometría de masa avanzada (MS) para medir los niveles PI4P y PIP2 en las membranas celulares. “Generalmente, los estudios como los nuestros utilizan antenas fluorescentes lípido-obligatorias para medir los niveles PI4P y PIP2, pero aquí, hemos medido estos lípidos de la inferior-abundancia usando el ms,” dice Sruthi Balakrishnan, que es el primer autor de una publicación que describa estos resultados. Ella también señala que el ms ofrece los datos cuantitativos que complementa los métodos proyección de imagen-basados fluorescencia que ofrecen espacial la información resuelta.

“La disponibilidad de una instalación avanzada del ms de la central en NCBS nos ha permitido obtener discernimientos cuantitativos en los secretos de cómo este camino trabaja” agrega Padinjat.

“Descubriendo que las ayudas de PI4KIIIα en niveles de la superficie-membrana que mantienen PIP2 llenan un entrehierro importante en nuestra comprensión del metabolismo PIP2 y de la transmisión de señales del PLC,” dice Balakrishnan. “También, puesto que los dos procesos se conservan altamente a través de organismos, y ocurre en muchos tipos de la célula, nuestro trabajo en moscas puede real informarnos que mucho sobre estos caminos incluso en células humanas,” ella agrega.