Sikeres fehérje-leltár a Centrosome Max Planck Biokémiai Intézetben
Noha csak ezred milliméter nagyságú, minden sejtben fontos szerepet játszik - a centroszóma, egy fehérjékből álló sejttest, amely elengedhetetlen a sejtek osztódásához, formálásához és mozgásához. Minden sejtben egy vagy - osztódás előtt - két példányban van jelen, és rendezi a sejt "csontvázat", a mikrotubulus citoszkeletont. A München melletti Martinsried Max Planck Biokémiai Intézetének és az Odense-i Dél-Dániai Egyetem tudósai most hirtelen jelentős számú, eddig ismeretlen centroszóma fehérjét találtak az emberi sejtekben - ez nagy orvosi jelentőségű siker, mivel a A centroszómák szerepet játszanak a rákban, de az elhízásban vagy a cukorbetegségben is 2 (Nature, 2003. december 4.). A centroszómák hibás összetétele, amelynek eredményeként a fontos fehérjék nem megfelelően működnek, vagy teljesen hiányoznak, a sejtosztódás megszakadásához és a daganatok kialakulásához vezet.
Bár csak ezredmilliméter nagyságú, fontos szerepet játszik minden sejtben - a centroszómában, egy fehérjékből álló sejttestben, amely elengedhetetlen a sejtek osztódásához, alakításához és mozgásához. Minden sejtben egy vagy - osztódás előtt - két példányban van jelen, és rendezi a sejt "csontvázat", a mikrotubulus citoszkeletont. A München melletti Martinsried Max Planck Biokémiai Intézetének és az Odense-i Dél-Dániai Egyetem tudósai most hirtelen jelentős számú, eddig ismeretlen fehérjeszintrost találtak az emberi sejtekben - ez nagy orvosi jelentőségű siker, mivel a A centroszómák szerepet játszanak a rákban, de az elhízásban vagy a cukorbetegségben is 2 (Nature, 2003. december 4.). A centroszómák hibás összetétele, amelynek eredményeként a fontos fehérjék nem megfelelően működnek, vagy teljesen hiányoznak, a sejtosztódás megszakadásához és a daganatok kialakulásához vezet.
Az emberi szervezetben másodpercenként több millió sejtosztódás megy végbe (például a vér-, a bél- és a bőrsejtekben): Minden sejtosztódással a sejt tartalma megduplázódik, és két új leánysejtre oszlik el. Ugyanez történik a kromoszómákkal, a sejt genetikai információinak hordozóival (DNS). Itt a mikrotubulusok citoszkeletonja egy finom hálózatot, az osztóorsót képez, amelyet a sejt két centroszóma szervez (lásd 1. ábra). A centroszóma, mint a sejtosztódás "ceremóniamestere", ellenőrzi az osztódási orsót, és biztosítja, hogy a sejtosztódás során megismétlődő kromoszómák egyenletesen oszlanak meg az újonnan kialakuló két leánysejt között, és hogy az eredeti sejt minden információja és funkciója "öröklődik". A daganatos sejtekben a kromoszómák és a centroszómák ezen osztódása gyakran zavart okoz, és túl sok vagy túl kevés kromoszómával rendelkező sejtek keletkezhetnek.
A tudósok több mint száz éve ismerik a centroszóma központi szerepét a sejtekben. Felépítéséről és működéséről azonban nagyon keveset tudunk. Az Erich Nigg részleg Martinsried sejtbiológusainak egyetlen kutatási projektben sikerült meghatározniuk a centroszóma fehérjéinek (proteomikájának) összetételét. Ehhez a kutatók izolálták a sejtkultúrákból származó centroszómákat, majd dán kollégáikkal együttműködve meghatározták a centroszómában előforduló egyes fehérjéket. Az odensei tudósok a tömegspektrometria segítségével a fehérje-elemzés területén dolgoznak: Itt a fehérjéket ionizálják, majd elemzik és azonosítják tömegüket a gázfázisban. Eddig csak néhány fehérjét vagy fehérje komponenst (peptidet) azonosítottak tömegspektrometriás módszerekkel, de Matthias Mann odensei tudósai most kifejlesztettek egy módszert, amely lehetővé teszi számukra az egyes fehérjék kivonását sok száz fehérje vagy peptid keverékéből vagy peptidek azonosítására és mennyiségi meghatározására ("Protein Correlation Profiling").
A centroszóma fehérjék vizsgálata során először az volt a kihívás, hogy kiválóan izolálják őket. Ezután az összes talált 1000 fehérjét összehasonlították az adatbázisokban a már ismert centroszóma fehérjékkel. A tudósok azt találták, hogy a mintegy 60 ismert fehérjén kívül 19 másik, teljesen ismeretlen fehérjét azonosítottak, és 41 olyan fehérjét is találtak, amelyek nagy valószínűséggel megtalálhatók a centroszómában. A két kutatócsoportnak így sikerült megdupláznia az ismert centroszóma fehérjék számát tanulmányukban, amely alig két évig tartott.
A fehérjék egyértelmű hozzárendelését a centroszómához Christopher J. Wilkinson és Martinsried kollégái hajtották végre. Az Erich Nigg által vezetett munkacsoport évek óta foglalkozik az emberi centroszómával, különös tekintettel a sejtosztódásban és a tumorok fejlődésében betöltött szerepére. Az immunfluoreszcens mikroszkópia segítségével a kutatók egyértelműen bizonyítani tudták 19 fehérje lokalizációját a centroszómában. Ehhez a tudósok összekötötték a fehérjéket egy másik fehérjével, amely fluoreszkál, ha egy bizonyos hullámhosszon fénynek van kitéve (GFP = "zöld fluoreszcens fehérje"). Ily módon sikerült követni a fehérjéket a sejtosztódás során mikroszkóp alatt, és megfigyelni, hogy ez a 19 fehérje valóban a centrosomában fordul elő.
"Nagyon sok fehérjét sikerült nagyon rövid idő alatt azonosítani" - mondja Wilkinson. "Eddig csak egyetlen fehérjére lehetett koncentrálni egy vizsgálat során, de a Matthias Mann csapatával folytatott hatékony együttműködésnek köszönhetően megvizsgálhattuk a proteomot, vagyis a centroszóma teljes fehérje összetételét. Ezt még soha nem sikerült elérni. Eredményeinkkel már közel állunk ahhoz, hogy ismerjük a centroszóma teljes fehérje összetételét. "
Ezen új megállapítások jelentősége az emberi betegségek kutatásában nyilvánvaló: az egyik olyan fehérje, amelyet a tudósok most centrosomálisként azonosítottak, a nyirokcsomó rák (B és T sejtes lymphoma) kialakulásához kapcsolódik. A tudósok egy olyan fehérje egy részét is megtalálták, amelyet az úgynevezett Alström-szindróma fehérjéhez rendelnek, és amely részt vesz az elhízás, a 2-es típusú cukorbetegség és a neuroszenzoros degeneráció kialakulásában. A centroszóma ezen nagyszámú komponensének azonosítása teljesen új perspektívákat nyit meg annak érdekében, hogy a további vizsgálatok során tisztázzák szabályozásukat, működésüket és kölcsönhatásukat egymással és más sejtfehérjékkel. [ED/AT]
Eredeti kiadvány:
Andersen J S, Wilkinson C J, T polgármester, Mortensen P, Nigg E A, Mann M: Az emberi centroszóma proteomikus jellemzése fehérje korrelációs profilozással. Nature, 426. kötet, 6966. szám, 570–574. Oldal, 2003. december 4.
Nigg E A: Centroszóma rendellenességek: a rák progressziójának oka vagy következménye? Nat Rev Cancer. 2002. november; 2 (11): 815-25.
Aebersold R, Mann M: Tömegspektrometrián alapuló proteomika. Nature 422. évf., 198-207., 2003. március 13.
További információ:
Eva-Maria Diehl (PR)
Max Planck Biokémiai Intézet, Martinsried