En forskare vid University of Houston College of Medicine har funnit hur ett protein inuti kroppen minskar de negativa effekterna av hypertonicitet, en obalans av vatten och lösta ämnen inuti celler. Hypertonicitet orsakar cellkrympning och eventuell celldöd. Fynden kan ha konsekvenser för ett brett spektrum av sjukdomar inklusive ödem från hjärntumörer, autoimmuna sjukdomar och njurskador.

"Vi har hittat en mekanism för hur proteinet, kallas nukleär faktor för aktiverade T-celler 5 (NFAT 5), arbetar för att reglera tonicitet, särskilt som svar på hypertonicitet, sa Raj Kumar, klinisk professor i biokemi, UH College of Medicine. Kumar rapporterar sina fynd i tidskriften Proceedings of the National Academy of Sciences . NFAT5 spelar en avgörande roll för att skydda cellerna mot skadliga effekter av stress i vävnader, som njurarna, som upplever stora fluktuationer i vätskevolymen. När NFAT5 är aktiverat, det uttrycker skyddande osmolyter, små lösta ämnen som påverkar vätskebalansen och hjälper till att upprätthålla cellernas integritet. Kumar fann att arbetet med osmolyter inte slutar där. I en symbiotisk process, de kan också aktivera NFAT5.

"NFAT5 gör att osmolyter och osmolyter verkar på NFAT 5 för att ge det struktur så att det kan aktivera gener, " sa Kumar. De första 200 aminosyrorna i den genetiska sekvensen av NFAT5 är inre ordnade, ostrukturerad utan definierad form. Kumar fann att osmolyter ökar strukturen i regionen och när de väl är strukturerade, NFAT5 interagerar med andra proteiner, några avgörande för att upprätthålla cellulär funktion.

"Sådana protein-proteininteraktioner är den naturliga funktionen av vilken transkriptionsfaktor som helst. Ett av proteinerna som interagerar med den strukturerade NFAT5 är högmobilitetsgruppprotein (HMGI-C), som är känd för att undertrycka apoptos eller programmerad celldöd, sa Kumar.

Betydelsen av vatten

Om du någonsin har ägt en växt, du vet hur viktigt vatten är för dess livsblod. Inte överraskande, vatten spelar samma roll som människor, utgör cirka 70 % av cellmassan. För alla 70 biljoner celler i människokroppen, var och en behöver balansen av vatten och lösta ämnen för att utföra sitt uppdrag, försäkra kroppen, dess organ och vävnader, allt fungerar som det ska.

Men den känsliga balansen störs ibland och, precis som när vatten rinner ut ur växtceller och får växten att dö, när vatten rinner ut ur mänskliga celler, via osmos, celldöd börjar när cellerna börjar krympa.

"Däggdjursceller har adaptiva svar som förbättrar överlevnaden under olika former av stress, ", sa Kumar. "Celler anpassar sig till hyperton stress genom att ackumulera organiska osmolyter, som är kända för att kompensera för cellvolymminskningen som induceras av den hyperosmotiska miljön genom att tillåta det osmotiska inflödet av vatten in i cellerna."

Fynden ger upphov till möjligheten att ökad intracellulär jonstyrka och förhöjda osmolyter orsakade av hypertonicitet aktiverar och stabiliserar NFAT5.