Podręczniki do biologii do poprawki! Niezwykłe odkrycie dotyczące czerwonych krwinek!
Naukowcy z University of Colorado Anschutz odkryli, że czerwone krwinki – komórki stanowiące niemal 83% wszystkich komórek w ludzkim organizmie – dysponują znacznie bardziej skomplikowaną budową molekularną, niż dotychczas zakładano. Badanie ujawniło sieć tysięcy interakcji białkowych, która pozwala krwinkom błyskawicznie dostosowywać się do zmieniającego się poziomu tlenu.
Zespół pod kierownictwem prof. Angelo D’Alessandro zidentyfikował w dojrzałych, ultraczystych ludzkich czerwonych krwinkach aż 3775 białek – to ponad trzykrotnie więcej niż szacunki sprzed 15 lat. Naukowcy zmapowali fizyczne interakcje między tymi białkami, odkrywając zaskakująco dynamiczną sieć, która reaguje na spadek poziomu tlenu.
Molekularna reakcja ważna dla wysokogórskiej aklimatyzacji i wysiłku fizycznego
W centrum tej wrażliwej na tlen sieci znajduje się białko Band 3 – najliczniej występujące białko błony komórkowej czerwonej krwinki. Badacze odkryli nieznaną wcześniej interakcję między Band 3 a enzymem biliwerdyną reduktazą B (BLVRB), łączącą zmiany w błonie komórkowej z wewnętrznymi procesami metabolicznymi komórki.
Gdy poziom tlenu spadał, przebudowie ulegała niemal jedna trzecia zmapowanych interakcji białkowych. Wiązanie między Band 3 a odtlenowaną hemoglobiną wzrastało niemal trzykrotnie, a metabolizm glukozy ulegał zmianie wraz ze wzrostem produkcji cząsteczki 2,3-BPG, która ułatwia uwalnianie tlenu do tkanek. Aby sprawdzić znaczenie tego mechanizmu w żywym organizmie, naukowcy badali zwierzęta pozbawione fragmentu białka Band 3 odpowiedzialnego za reakcję na tlen – ich czerwone krwinki nie potrafiły uruchomić prawidłowej odpowiedzi metabolicznej, a zwierzęta wykazywały obniżoną wydolność wysiłkową.
Adaptacja bez tworzenia nowych białek
Dojrzałe czerwone krwinki nie posiadają jądra komórkowego i nie mogą reagować na zmiany środowiska poprzez produkcję nowych białek. Jak pokazało badanie, potrafią jednak reagować, reorganizując i modyfikując białka, którymi już dysponują.
Naukowcy odkryli też dodatkową warstwę tej reakcji, związaną z tlenkiem azotu (NO), regulującym funkcjonowanie naczyń krwionośnych. BLVRB działa jako molekularny przekaźnik, przenoszący sygnał chemiczny pochodzący od NO do innego enzymu, który natychmiast reguluje syntezę 2,3-BPG. Co ciekawe, rośliny niezależnie wykształciły podobny mechanizm przełącznikowy do regulacji fotosyntezy – ta sama strategia chemiczna pojawiła się więc w bardzo odległych formach życia.
Zrozumienie tych mechanizmów może pomóc badaczom lepiej wyjaśnić różnice w adaptacji do dużych wysokości, wydolności wysiłkowej oraz podatności czerwonych krwinek na rozpad, a także dostarczyć nowej wiedzy przydatnej przy przechowywaniu krwi i transfuzjach. Zespół udostępnił publicznie szczegółową bazę danych białek czerwonych krwinek o nazwie Deep Red.
Źródło: University of Colorado Anschutz Medical Campus
Czytaj też: Wielki sukces polskich naukowców! Otrzymali patent na innowacyjny materiał przyszłości!
Czytaj też: Logan Gutierrez / Unsplash
