Առաջադեմ պատկերագրությունը բացահայտում է միջուկային ծակոտիների մոլեկուլային երթևեկության կառավարման գաղտնիքները

Ինչպես քաղաքաշինարարները ուշադիր կարգավորում են տրանսպորտային միջոցների հոսքը քաղաքների կենտրոններում, բջիջները նույնպես մանրակրկիտ կերպով կառավարում են մոլեկուլային շարժումը իրենց միջուկային սահմաններով։ Գործելով որպես մանրադիտակային դարպասապահներ՝ միջուկային թաղանթում ներդրված միջուկային ծակոտիների համալիրները (NPC) պահպանում են այս մոլեկուլային առևտրի ճշգրիտ վերահսկողությունը։ Texas A&M Health-ի նորարարական աշխատանքը բացահայտում է այս համակարգի բարդ ընտրողականությունը՝ հնարավոր է՝ նոր հեռանկարներ առաջարկելով նեյրոդեգեներատիվ խանգարումների և քաղցկեղի զարգացման վերաբերյալ։

Մոլեկուլային ուղիների հեղափոխական հետևում

Տեխասի A&M բժշկական քոլեջի դոկտոր Զիգֆրիդ Մուսերի հետազոտական ​​​​խումբը առաջատար դեր է խաղացել մոլեկուլների արագ, բախումներից զերծ անցման հետազոտություններում՝ միջուկի կրկնակի թաղանթային պատնեշի միջով: Նրանց Nature-ի կարևորագույն հրապարակումը մանրամասնորեն ներկայացնում է հեղափոխական հայտնագործությունները, որոնք հնարավոր են դարձել MINFLUX տեխնոլոգիայի շնորհիվ՝ առաջադեմ պատկերման մեթոդ, որը կարող է արձանագրել միլիվայրկյանների ընթացքում տեղի ունեցող եռաչափ մոլեկուլային շարժումները՝ մարդու մազի լայնությունից մոտավորապես 100,000 անգամ փոքր մասշտաբներով: Հակառակ տարանջատված ուղիների վերաբերյալ նախկին ենթադրություններին, նրանց հետազոտությունը ցույց է տալիս, որ միջուկային ներմուծման և արտահանման գործընթացները NPC կառուցվածքում ունեն համընկնող ուղիներ:

Անակնկալ հայտնագործությունները մարտահրավեր են նետում առկա մոդելներին

Թիմի դիտարկումները բացահայտեցին անսպասելի երթևեկության օրինաչափություններ. մոլեկուլները երկկողմանիորեն շարժվում են նեղացած անցուղիներով՝ մանևրելով միմյանց շուրջը, այլ ոչ թե հետևելով նվիրված գոտիներին: Հատկանշական է, որ այս մասնիկները կենտրոնանում են անցուղիների պատերի մոտ՝ թողնելով կենտրոնական տարածքը դատարկ, մինչդեռ դրանց առաջընթացը կտրուկ դանդաղում է՝ մոտ 1000 անգամ ավելի դանդաղ, քան անարգել շարժումը՝ օշարակային միջավայր ստեղծող խցանող սպիտակուցային ցանցերի պատճառով:

Մուսերը սա նկարագրում է որպես «երթևեկության ամենադժվար սցենարը, որը կարելի է պատկերացնել՝ երկկողմանի հոսք նեղ անցումներով»։ Նա խոստովանում է. «Մեր արդյունքները ներկայացնում են հնարավորությունների անսպասելի համադրություն, որը բացահայտում է ավելի մեծ բարդություն, քան մեր սկզբնական վարկածներն էին ենթադրում»։

Արդյունավետություն՝ չնայած խոչընդոտներին

Հետաքրքիր է, որ NPC տրանսպորտային համակարգերը ցուցաբերում են ուշագրավ արդյունավետություն՝ չնայած այս սահմանափակումներին: Մուսերը ենթադրում է. «NPC-ների բնական առատությունը կարող է կանխել գերհզորության շահագործումը՝ արդյունավետորեն նվազագույնի հասցնելով մրցակցային միջամտությունը և խցանումների ռիսկերը»: Այս ներքին նախագծային առանձնահատկությունը, կարծես, կանխում է մոլեկուլային խցանումը, այստեղ:«sa վերաշարադրված տարբերակը՝ բազմազան շարահյուսությամբ, կառուցվածքով և պարբերությունների ընդմիջումներով, միաժամանակ պահպանելով սկզբնական իմաստը։

Մոլեկուլային երթևեկությունը շեղվում է. NPC-ները բացահայտում են թաքնված ուղիները

Փոխանակ ուղիղ NPC-ի միջով ճանապարհորդելու«Կենտրոնական առանցքի շուրջ մոլեկուլները, կարծես, շարժվում են ութ մասնագիտացված տրանսպորտային ուղիներից մեկով, որոնցից յուրաքանչյուրը սահմանափակված է ծակոտիների երկայնքով գտնվող ճաղանման կառուցվածքով։«s արտաքին օղակը։ Այս տարածական դասավորությունը ենթադրում է մոլեկուլային հոսքի կարգավորմանը նպաստող հիմքում ընկած ճարտարապետական ​​մեխանիզմ։

Մուսերը բացատրում է,«Մինչդեռ հայտնի է, որ խմորիչի միջուկային ծակոտիները պարունակում են«կենտրոնական միակցիչ,«դրա ճշգրիտ կազմը մնում է առեղծված։ Մարդու բջիջներում այս առանձնահատկությունը չունի«չի դիտարկվել, բայց ֆունկցիոնալ կոմպարտմենտալիզացիան հավանական է—և ծակոտին«s կենտրոնը կարող է ծառայել որպես mRNA-ի հիմնական արտահանման ուղի։«

Հիվանդությունների կապը և թերապևտիկ մարտահրավերները

NPC-ի դիսֆունկցիան—կարևոր բջջային դարպաս—կապված է ծանր նյարդաբանական խանգարումների հետ, այդ թվում՝ ամիոտրոֆիկ սկլերոզի (Լու Գերիգի համախտանիշ) հետ։«Ս հիվանդություն), Ալցհայմերի հիվանդություն«s, և Հանթինգտոն«s հիվանդությունը։ Բացի այդ, NPC-ների տեղափոխման ակտիվության աճը կապված է քաղցկեղի առաջընթացի հետ։ Չնայած որոշակի ծակոտիների թիրախավորումը տեսականորեն կարող է օգնել բացել խցանումները կամ դանդաղեցնել չափազանց տեղափոխումը, Մուսերը զգուշացնում է, որ NPC ֆունկցիայի խախտումը ռիսկեր է պարունակում՝ հաշվի առնելով դրա հիմնարար դերը բջիջների գոյատևման մեջ։

«Մենք պետք է տարբերակենք տրանսպորտի հետ կապված թերությունները NPC-ի հետ կապված խնդիրներից։«հավաքում կամ ապամոնտաժում,«նա նշում է։«Թեև հիվանդությունների հետ կապված շատ կապեր, հավանաբար, ընկնում են վերջին կատեգորիայի մեջ, կան բացառություններ—ինչպես օրինակ՝ ALS-ի դեպքում c9orf72 գենի մուտացիաները, որոնք ստեղծում են ագրեգատներ, որոնք ֆիզիկապես խցանում են ծակոտիները։«

Ապագայի ուղղություններ. Բեռնափոխադրման երթուղիների քարտեզագրում և կենդանի բջջային պատկերացում

Մուսերը և նրա գործընկերը՝ դոկտոր Աբհիշեկ Սաուն, Տեխասի A&M համալսարանից«Համատեղ մանրադիտակի լաբորատորիայում նախատեսվում է ուսումնասիրել, թե արդյոք տարբեր տեսակի բեռներ—ինչպիսիք են ռիբոսոմային ենթամիավորները և mRNA-ն—հետևել եզակի ուղիների կամ համընկնել ընդհանուր երթուղիներով: Գերմանացի գործընկերների (EMBL և Abberior Instruments) հետ նրանց շարունակական աշխատանքը կարող է նաև հարմարեցնել MINFLUX-ը կենդանի բջիջներում իրական ժամանակում պատկերման համար՝ առաջարկելով միջուկային փոխադրման դինամիկայի աննախադեպ պատկերներ:

NIH ֆինանսավորմամբ աջակցվող այս ուսումնասիրությունը վերաձևավորում է բջջային լոգիստիկայի մեր ըմբռնումը՝ ցույց տալով, թե ինչպես են NPC-ները պահպանում կարգուկանոնը միջուկի եռուն մանրադիտակային մետրոպոլիսում։