Ett forskarlag från Köln och Osnabrück har i detalj undersökt hur budbärarämnen signalerar inflammation under avlägsnande av skadade celler i kroppen. Med hjälp av högupplösta mikroskopimetoder kunde forskarna visa att två proteiner interagerar dynamiskt med varandra och därmed avgör om en döende cell utlöser en inflammatorisk reaktion i kroppen.

Studien ledd av professor Dr. Ana J. Garcia-Saez (CECAD—Cluster of Excellence for Aging Research vid universitetet i Köln) och juniorprofessor Dr. Katia Cosentino (CellNanOs—Center for Cellular Nanoanalytics vid Osnabrücks universitet) har publicerats i tidskriften Molecular Cell .

Normalt initierar kroppen apoptos – en form av programmerad celldöd – för att bli av med skadade celler. Kunskap om hur just denna rensningsmekanism fungerar på nivån av de inblandade molekylerna kan ge ett betydande bidrag till terapin av sjukdomar. Vid till exempel cancer avlägsnas cellerna inte systematiskt från kroppen, utan fortsätter att leva och spridas. Strålbehandling används rutinmässigt för att döda cancerceller, men det framkallar inflammation i kroppen. Forskning bedrivs över hela världen för att ta reda på hur cancerterapier orsakar inflammation och hur behandlingar kan vara mindre skadliga för kroppen.

I denna studie fokuserade forskargruppen från CECAD och CellNanOs på två proteiner som redan är kända för att vara involverade i celldöd. BAX och BAK är de två proteinerna som reglerar celldödsmekanismen i mitokondrierna, cellens krafthus. Med hjälp av högupplösta bildtekniker kunde forskarna för första gången observera hur dynamiskt BAX och BAK bildade strukturer i mitokondrier som påverkade celldöd och inflammation.

På grund av sin stora likhet har BAX och BAK hittills kallats tvillingproteiner. Att de skiljer sig systematiskt i sin verkningsmekanism är ett nytt fynd i denna studie. Forskargruppen kunde visa att BAK-proteiner organiserar sig i mindre strukturer snabbare än BAX, och att de två proteinerna påverkar varandra.

"Vi kunde tydligt observera under mikroskopet hur båda proteinerna interagerade med varandra för att bilda en por i mitokondrien, så att mitokondrie-DNA:t gick ut genom poren för att utlösa inflammation", förklarade Andreas Jenner vid universitetet i Köln. Detta dynamiska samspel mellan BAK- och BAX-proteiner var tidigare okänt, och det reglerar bildandet av porerna och därmed mängden mitokondrie-DNA som frigörs. Detta avgör i sin tur om ett inflammatoriskt svar utlöses i kroppen.

"Den relativa tillgängligheten av BAX- och BAK-proteiner i celler bestämmer porernas tillväxt och hastigheten med vilken mitokondrie-DNA frigörs. Möjligen öppnar våra fynd upp nya perspektiv för att kontrollera inflammation under cancerbehandlingar", förklarade Katia Cosentino från Osnabrücks universitet .

"Våra resultat belyser hur BAX och BAK bidrar till celldöd på olika sätt och tyder på att dessa två proteiner bör vara välbalanserade i terapeutiska cancerbehandlingar", säger Ana J. Garcia-Saez vid University of Cologne.

Sådan terapi finns dock ännu inte. För nu krävs ytterligare undersökningar för att avgöra om ytterligare molekyler bidrar till dynamiken i BAX- och BAK-porbildning och reglerar portillväxt och -storlek.