Ett internationellt team av forskare, ledda av University of Massachusetts Amherst, tillkännagav nyligen i tidskriften Current Biology att en amöba som heter Naegleria har utvecklat mer distinkta uppsättningar av tubuliner, som används för specifika cellulära processer, än man tidigare trott. Deras insikt har en mängd implikationer, som sträcker sig från att utveckla behandlingar för hjärnätande infektioner till att bättre förstå hur livet på jorden utvecklade en sådan enorm mångfald.

Mycket av livet på jorden är beroende av en serie polymerer som kallas mikrotubuli, sammansatta av tubulin, för att utföra ett brett spektrum av uppgifter inuti sina celler. Dessa mikrotubuli är som cellens 2x4:or och används i allt från att hjälpa cellen att röra sig, till att transportera mat och avfall i cellen och ge cellen strukturellt stöd.

Mikrotubuli hjälper också till med mitos, vilket är när en enskild cell delar sig i två genom att först duplicera sina kromosomer och sedan dra varje set till motsatta sidor av cellen innan den delar sig i två. Ett av nyckelmomenten i mitos är när en spindel, som består av mikrotubuli, tar tag i kromosomerna och hjälper till att separera dem i två identiska uppsättningar.

Det är här Naegleria kommer in. Biologer hade tidigare känt till att Naegleria använder en specifik sorts tubulin under mitos. Men den nya studien, ledd av Katrina Velle, postdoc i biologi vid UMass Amherst och tidningens huvudförfattare, visar att Naegleria också använder tre ytterligare distinkta tubuliner specifikt under mitos. Ett par tubuliner används endast under mitos, medan det andra, flagellattubulinet, specialiserar sig på cellulär rörelse. Författarna till studien jämförde sedan tubulinerna och de strukturer de bygger med varandra och de hos vanligare studerade arter.

Implikationerna av detta arbete är spännande och sträcker sig från det praktiska till det teoretiska. Teamet studerade till exempel en art av Naegleria, Naegleria gruberi, som är nära besläktad med Naegleria fowleri - en amöba som kan äta upp din hjärna. "Om vi ​​kan förstå Naeglerias grundläggande biologi," säger Velle, "kan vi lära oss hur man dödar den genom att ta fram läkemedel som riktar sig mot amöbans unika tubuliner."

Men Naegleria hjälper oss också att förstå de grundläggande reglerna som styr livet på jorden. "Alla organismer måste replikera sig själva", säger Lillian Fritz-Laylin, professor i biologi vid UMass Amherst och en senior författare av tidningen. "Vi vet hur replikeringsprocesserna fungerar för vissa celler, men det finns en enorm uppsättning som vi inte förstår. Naegleria låter oss testa reglerna som forskare har kommit fram till för att se om de håller här."

För att genomföra sin forskning förlitade sig teamet delvis på den toppmoderna mikroskopiutrustningen vid UMass Amhersts Institute for the Applied Life Sciences (IALS), som kombinerar djup och tvärvetenskaplig expertis från 29 avdelningar på UMass Amherst campus för att översätta grundläggande forskning om innovationer som gynnar människors hälsa och välbefinnande. Teamet odlade Naegleria-cellerna, färgade dem med olika kemikalier så att tubulinerna skulle glöda och tog sedan extremt högupplösta 3D-fotografier, som gjorde det möjligt för dem att mäta, räkna och analysera de olika mikrotubulistrukturerna.

"Jag har tillbringat större delen av min karriär med att studera mitotiska spindlar i vanligare celler, som däggdjursceller", säger Patricia Wadsworth, professor i biologi vid UMass Amherst och en av tidningens seniorförfattare. "Den moderna biologins verktyg tillåter oss att utforska mer olika celler, som Naegleria, som på något sätt är lika, men också väldigt olika."

"Folk tänker ofta på teknik som driver vetenskap", säger Fritz-Laylin. "Men i det här fallet är frågorna vi försöker besvara så grundläggande för hur livet på jorden fungerar, och av sådant intresse för så många vetenskapliga specialiteter, att vi behövde samla ett internationellt team av olika experter. I det här fallet samarbete , lagarbete och effektiv kommunikation drev vetenskapen."