Τα νέα μοντέλα αμφισβητούν παλιές υποθέσεις σχετικά με το πόσα μόρια χρειάζεται για τον έλεγχο της κυτταρικής διαίρεσης
Για δεκαετίες, οι βιολόγοι πίστευαν ότι παίρνει ένα ορισμένο αριθμό μορίων μιας συγκεκριμένης πρωτεΐνης για τον έλεγχο της κυτταρικής διαίρεσης. Αυτός ο αριθμός, γνωστός ως "στοιχειομετρία" της πρωτεΐνης, θεωρείται ότι είναι σημαντική για τη διασφάλιση ότι τα κύτταρα διαιρούνται την κατάλληλη στιγμή και με τον σωστό τρόπο.
Ωστόσο, η νέα έρευνα προκαλεί αυτή την παλιά υπόθεση. Μελέτες έχουν δείξει ότι η στοιχειομετρία πρωτεϊνών κυτταρικής διαίρεσης μπορεί να ποικίλει ευρέως, ακόμη και εντός του ίδιου κυττάρου. Αυτό υποδηλώνει ότι ο αριθμός των μορίων μιας πρωτεΐνης δεν είναι τόσο σημαντικός όσο θεωρήθηκε προηγουμένως και ότι άλλοι παράγοντες, όπως το χρονοδιάγραμμα και η θέση της έκφρασης της πρωτεΐνης, μπορεί να είναι πιο σημαντικοί για τον έλεγχο της κυτταρικής διαίρεσης.
Αυτά τα ευρήματα έχουν σημαντικές επιπτώσεις για την κατανόηση του τρόπου διαίρεσης των κυττάρων και του τρόπου με τον οποίο ρυθμίζεται η κυτταρική διαίρεση. Θα μπορούσαν επίσης να οδηγήσουν σε νέους τρόπους για τη θεραπεία ασθενειών που προκαλούνται από προβλήματα με την κυτταρική διαίρεση, όπως ο καρκίνος.
Παλαιές υποθέσεις σχετικά με την στοιχειομετρία πρωτεϊνών κυτταρικής διαίρεσης
Η παραδοσιακή άποψη της κυτταρικής διαίρεσης είναι ότι είναι μια πολύ ρυθμιζόμενη διαδικασία που ελέγχεται από ένα συγκεκριμένο σύνολο πρωτεϊνών. Αυτές οι πρωτεΐνες πιστεύεται ότι συνεργάζονται με στοιχειομετρικό τρόπο, πράγμα που σημαίνει ότι πρέπει να υπάρχουν σε συγκεκριμένες αναλογίες μεταξύ τους για να λειτουργήσουν σωστά.
Για παράδειγμα, μία από τις βασικές πρωτεΐνες που εμπλέκονται στην κυτταρική διαίρεση είναι η εξαρτώμενη από κυκλίνη κινάση (CDK). Το CDK είναι μια πρωτεϊνική κινάση που φωσφορυλιώνει άλλες πρωτεΐνες, ενεργοποιώντας έτσι και ενεργοποιώντας τα συμβάντα της κυτταρικής διαίρεσης. Το CDK πρέπει να υπάρχει σε μια στοιχειομετρική αναλογία με τον ενεργοποιητή του, κυκλίνη, προκειμένου να λειτουργήσει σωστά.
Εάν η στοιχειομετρία του CDK και της κυκλίνης διαταραχθεί, η κυτταρική διαίρεση μπορεί να μειωθεί. Για παράδειγμα, εάν υπάρχει πάρα πολύ CDK σε σχέση με την κυκλίνη, τα κύτταρα μπορεί να διαιρούνται πολύ γρήγορα και ανεξέλεγκτα, οδηγώντας σε καρκίνο. Αντίθετα, εάν υπάρχει πολύ μικρό CDK σε σχέση με την κυκλίνη, τα κύτταρα μπορεί να μην διαιρούνται καθόλου, οδηγώντας σε αναπτυξιακά ελαττώματα.
Τα νέα αποδεικτικά στοιχεία αμφισβητούν τις παλιές υποθέσεις
Πρόσφατες μελέτες έχουν δείξει ότι η στοιχειομετρία πρωτεϊνών κυτταρικής διαίρεσης μπορεί να ποικίλει ευρέως, ακόμη και μέσα στο ίδιο κύτταρο. Αυτό υποδηλώνει ότι ο αριθμός των μορίων μιας πρωτεΐνης δεν είναι τόσο σημαντικός όσο θεωρήθηκε προηγουμένως και ότι άλλοι παράγοντες, όπως το χρονοδιάγραμμα και η θέση της έκφρασης της πρωτεΐνης, μπορεί να είναι πιο σημαντικοί για τον έλεγχο της κυτταρικής διαίρεσης.
Μία μελέτη, που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Nature, έδειξε ότι η στοιχειομετρία του CDK και της κυκλίνης μπορεί να ποικίλει κατά περισσότερο από 10 φορές σε διαφορετικά κύτταρα. Αυτή η παραλλαγή δεν οφείλεται σε διαφορές στη συνολική ποσότητα CDK ή κυκλίνης στα κύτταρα, αλλά σε διαφορές στο χρονοδιάγραμμα και τη θέση της έκφρασης πρωτεϊνών.
Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι το CDK και η κυκλίνη εκφράστηκαν σε διαφορετικούς χρόνους κατά τη διάρκεια του κυτταρικού κύκλου και ότι εντοπίστηκαν σε διάφορα μέρη του κυττάρου. Αυτό υποδηλώνει ότι ο χρόνος και η θέση της έκφρασης πρωτεΐνης είναι πιο σημαντικές για τον έλεγχο της κυτταρικής διαίρεσης από την στοιχειομετρία των πρωτεϊνών.
Συνέπειες των νέων ευρημάτων
Τα νέα ευρήματα σχετικά με την στοιχειομετρία πρωτεϊνών κυτταρικής διαίρεσης έχουν σημαντικές επιπτώσεις για την κατανόηση του τρόπου διαίρεσης των κυττάρων και του τρόπου με τον οποίο ρυθμίζεται η κυτταρική διαίρεση. Θα μπορούσαν επίσης να οδηγήσουν σε νέους τρόπους για τη θεραπεία ασθενειών που προκαλούνται από προβλήματα με την κυτταρική διαίρεση, όπως ο καρκίνος.
Με την κατανόηση του ρόλου του χρονοδιαγράμματος και της θέσης στον έλεγχο της κυτταρικής διαίρεσης, οι επιστήμονες ενδέχεται να είναι σε θέση να αναπτύξουν νέα φάρμακα που στοχεύουν αυτές τις διαδικασίες. Αυτό θα μπορούσε να οδηγήσει σε πιο αποτελεσματικές και λιγότερο τοξικές θεραπείες για τον καρκίνο και άλλες ασθένειες.
