Nervceller i vävnadskultur. Cellkärnor i blått, mikrotubuli i grönt, mikrofilament i rött. Kredit:Tereza Humhalová
Tau-proteinet är en viktig faktor kopplad till utvecklingen av mänskliga neurodegenerativa sjukdomar, inklusive Alzheimers sjukdom. Ändå finns det fortfarande mycket vi inte vet om tau och andra liknande proteiner. De senaste upptäckterna kommer från arbetet i ett internationellt team inklusive medförfattare från den naturvetenskapliga fakulteten vid Charles University i Prag, Lenka Libusova, Ph.D. och doktorand Tereza Humhalová. Studien har publicerats i Nature Chemical Biology . Det visar att tau-protein kan bilda beläggningar eller höljen på cytoskelettstrukturer i cellen som kallas mikrotubuli. Dessa ändrar sedan egenskaperna hos de belagda mikrotubulierna och förhindrar även passage av vissa molekylära motorer som tillhandahåller intracellulär transport bara genom att röra sig längs mikrotubulierna.
Mikrotubuli är tunna rör inuti celler som fungerar som vägar för transport av olika laster (vesikler, mitokondrier, andra mikrotubuli, proteinkomplex) från en plats i cellen till en annan. I mindre celler fungerar denna transport över korta avstånd, men i celler som i allmänhet är stora eller långsträckta i en riktning måste även transport över långa avstånd tillhandahållas. Nervceller med sina förlängningar är ett typiskt exempel på celler där mikrotubuli ger transport av last ofta över avstånd på många centimeter. Men om mikrotubulivägarna skadas och/eller transportprocesserna inte fortskrider korrekt, kan neurodegenerativ sjukdom utvecklas.
Proteinerna som binder till mikrotubuli kallas gemensamt för MAPs (en akronym som härrör från "mikrotubuli-associerade proteiner"). MAP:er är mycket viktiga aktörer i cellens cytoskelettorkester, eftersom deras bindning påverkar mikrotubulus stabilitet, säkerställer förankring av mikrotubulinätverket till cytoplasmatiska membranet eller sammankoppling med andra cytoskelettstrukturer. Speciellt MAP2- och tau-proteiner, som tillhör samma proteinfamilj, bildar skyddande höljen på mikrotubuli. De höljesskyddade delarna är resistenta mot de enzymer som bryter ner mikrotubuli.
Kredit:Charles University
Nypublicerat arbete av två tjeckiska grupper, ledda av Dr Zdeněk Lánský från Institute of Biotechnology vid CAS i BIOCEV-centret och Dr Lenka Libusová från Naturvetenskapliga fakulteten, Charles University, Prag, i samarbete med forskare från University of Kalifornien (UC Davis), visar att MAP2- och tau-proteiner orsakar ännu mer genom att de binds till mikrotubuli. Om de täcker en del av mikrotubuli med sina kooperativt bundna molekyler som en beläggning, inducerar de också en förändring i mikrotubulistrukturen i den delen. Mikrotubuli kommer att förkortas utan att släppa någon byggnadsenhet, bara bli mer kompakt i det belagda området.
Intressant nog är förhållandet mellan närvaron av höljet och längden på mikrotubuli också omvänt - om mikrotubuli sträcks av en yttre kraft, faller beläggningen som bildas av tau- eller MAP2-molekyler av. Detta väcker frågan om vilket syfte denna känslighet hos det höljebelagda mikrotubulinätverket för mekanisk spänning kan tjäna i nervceller (eller till och med muskelceller) under fysiologiska förhållanden.
En annan intressant egenskap hos tau- och MAP2-proteinhöljen är att de selektivt påverkar passagen av molekylära motorer längs mikrotubuli. Medan dyneinmotorer som rör sig mot cellkärnan (retrograd) kan övervinna tau- eller MAP2-höljen, är dessa regioner ett stort hinder för vissa kinesinmotorer som rör sig mot plasmamembranet (anterograd). Således, på mikrotubuli, skapar bindningen av de studerade MAP:erna regioner där lasttransport är begränsad till endast transport i en riktning eller passage endast tillåts för vissa typer av molekylära motorer. Särskilda sektioner av mikrotubuli får alltså olika funktioner, vilket är viktigt för att nervcellen ska fungera. Tau-familjens proteiner verkar ha många fler överraskningar. + Utforska vidare
