Tubular " fantastische Reise " durch Gehirnzellen

In einer neuen Studie , nahmen die Wissenschaftler an den National Institutes of Health eine auf molekularer Ebene Reise in die Mikrotubuli , die Hohlzylinder innerhalb Gehirnzellen, die als Skelette und interne Straßen handeln . Sie beobachteten , wie ein Protein namens Tubulin -Acetyltransferase (TAT) bezeichnet die innerhalb der Mikrotubuli . Die Ergebnisse, die in Cell, beantworten langjährige Frage, wie TAT Tagging Arbeiten und bieten Anhaltspunkte dafür, warum es wichtig ist für die Gesundheit des Gehirns .

Mikrotubuli sind ständig von Proteinen in der Zelle markiert werden, um sie für den Fachfunktionen zu bezeichnen , in der gleichen Weise, dass Routen für den schnellen oder langsamen Verkehr oder zur Wartung markiert. TAT Mäntel bestimmten Orten innerhalb der Mikrotubuli mit einer Chemikalie namens eine Acetylgruppe . Wie die verschiedenen Etiketten auf der zellulären Mikrotubuli- Netzwerk hinzugefügt wird , bleibt ein Rätsel . Neuere Erkenntnisse vorgeschlagen, dass Probleme mit Tagging Mikrotubuli kann zu einigen Formen von Krebs und Erkrankungen des Nervensystems führen , einschließlich Alzheimer-Krankheit Und haben zu einer seltenen blendenden Unordnung und Joubert -Syndrom , eine seltene Gehirnentwicklungsstörungin Verbindung gebracht worden .

" Dies ist das erste Mal, dass jemand in der Lage, innerhalb der Mikrotubuli -Peer und fangen TAT in Aktion ", sagt Antonina Roll Mecak , Ph.D., ein Forscher an der NIH Nationalen Institut für neurologische Erkrankungen und Schlaganfall (NINDS ) , Bethesda, Maryland, und der Leiter der Studie .


NIH Wissenschaftler beobachteten die Innenseite der Gehirnzelle Rohre , Mikrotubuli , von einem Protein namens TAT getaggt bekommen . Tagging ist ein kritischer Prozess in der Gesundheit und Entwicklung von Nervenzellen.
Kreditkarten : Roll- Mecak Labor NINDS , Bethesda, MD

Mikrotubuli sind in allen Zellen des Körpers gefunden. Sie werden wie Bausteine ​​zusammengesetzt , mit einem Protein namens Tubulin . Mikrotubuli sind zuerst durch die Angleichung Tubulin- Bausteine ​​in lange Ketten aufgebaut . Dann werden die Zeichenketten ordnen sich nebeneinander , um ein Blatt zu bilden. Schließlich wird das Blatt wächst breit genug , dass es schließt sich in einem Zylinder . TAT bindet dann eine Acetylgruppe an alpha -Tubulin , einer Untereinheit des Tubulin -Proteins.

Einige Mikrotubuli sind kurzlebig und rasch Längen ändern durch Hinzufügen oder Entfernen Tubulin Stücke entlang einem Ende , während andere unverändert für längere Zeit bleiben . Den Unterschied kann helfen, Zellen richtig funktionieren. Zum Beispiel können Zellen Fracht entlang stabilen Mikrotubuli senden und vermeiden Sie diejenigen, die wieder aufgebaut werden . Zellen scheinen eine Vielzahl von chemischen Markierungen verwenden, um die Stabilität von Mikrotubuli zu beschreiben.

"Unsere Studie enthüllt , wie TAT kann helfen, Zellen zu unterscheiden zwischen stabilen Mikrotubuli und diejenigen, die im Bau sind ", sagte Dr. Roll Mecak . Laut Dr. Roll Mecak , sind ein hohes Maß an Mikrotubuli- Tagging einzigartig in Nervenzellen und kann der Grund , dass sie komplexe Formen so dass sie aufwendige Verbindungen im Gehirn zu machen haben.

Seit Jahrzehnten wussten die Forscher, dass die Innenseiten langlebig Mikrotubuli wurden häufig mit Acetylgruppen von TAT markiert. Änderungen der Acetylierung kann die Gesundheit der Nervenzellen beeinflussen. Einige Studien haben gezeigt , dass die Blockierung diese Form der Mikrotubuli- Kennzeichnung führt zu Nervendefekte, Anomalien im Gehirn oder Degeneration der Nervenfasern. Seit der Entdeckung von Mikrotubuli Acetylierung haben Wissenschaftler wie TAT greift auf die Innenseite der Mikrotubuli und wie die Markierungsreaktiongeschieht selt .

Um TAT bei der Arbeit zusehen , Dr. Roll Mecak und ihre Kollegen nahmen hochauflösende Filme von Einzel TAT Molekülen interagiert mit den Mikrotubuli in Echtzeit. Sie sahen, dass TAT surft durch das Innere der Mikrotubuli und obwohl es Acetylierungsstellen schnell zu finden, tritt der Prozess des Hinzufügens der tag sehr langsam .

In der Regel arbeiten Tagging Reaktionen wie Schlüsseln, in Schleusen : je besser die Schlüssel passt , desto schneller wird das Schloss geöffnet werden kann. In ähnlicher Weise wird die Geschwindigkeit der Reaktionen , wie gut TAT Moleküle herum passt Tagging Standorte bestimmt.

Dr. Roll Mecak Team untersuchte diese Idee mit einer Technik namens Röntgenkristallographie zu prüfen, wie Atome auf TAT Moleküle interagieren mit Acetylierung Seiten auf Tubulin- Molekülen zu suchen. Ihre Ergebnisse zeigten, dass TAT passen schlecht um die Standorte .

"Es sieht aus , als ob TAT kann durch Mikrotubuli Spotting Acetylierung Sites ganz einfach Weg , kann aber nur der Gefahrzettel diejenigen, die für einen längeren Zeitraum stabil sind ", sagte Dr. Roll Mecak .

Dies kann helfen, Zellen zu identifizieren , die Mikrotubuli sie rasch Formen ändern oder senden Fracht zu anderen Orten benötigen . Weitere Studien können dazu beitragen Forscher verstehen, wie Mikrotubuli Tagging beeinflusst Nervenzellen in Gesundheit und Krankheit .