В новом исследовании Велия Фаулер, доктор философии, и ее лаборатория в Научно-исследовательском институте Scripps сообщают, что белок назвал миозин контрактами IIA, чтобы дать эритроцитам их отличительную форму. Результаты, изданные на этой неделе в журнале Proceedings Национальной академии наук, могли пролить свет на серповидно-клеточные анемии и другие расстройства, где эритроциты искажены.«Эритроциты были изучены в течение многих веков, но есть все еще много оставшихся без ответа вопросов о том, как они принимают свою форму», говорит Ализон Смит, аспирант при Исследовании Scripps и co-first автор исследования. «Наше исследование добавляет важную часть к этой загадке».Эритроциты похожи на опухшие диски с вогнутыми «впадинами» на вершине и основании.
Но клетки крови людей с определенными беспорядками берут другие формы. В серьезных формах серповидно-клеточных анемий, генетических отклонений, наиболее распространенных среди людей африканского происхождения, клетки сформированы как полумесяцы или серпы.Эти деформированные клетки твердые и липкие, заставляя их стать всунутыми кровеносными сосудами, которые препятствуют тому, чтобы кровь несла кислород всюду по телу, вызывая анемию.
Приблизительно 300 000 детей рождаются с анемией серповидного эритроцита каждый год, и в настоящее время нет никакого лечения для этих беспорядков.Ученые долго задавались вопросом, как здоровые эритроциты поддерживают свою покрытую ямочками форму, и является ли это пассивным или активным процессом. Они точно так же, как резиновые камеры, которые пассивно приходят в норму к их бывшей форме, будучи сжатым или натолкнулись? Или действительно ли что-то механически в клеточной мембране – верхней оболочке клетки – активно заключение контракта и расслабление, чтобы поддержать форму?
Ответ на эти вопросы мог также помочь объяснить, что идет не так, как надо, когда эритроциты слишком тверды, чтобы исказить легко, когда они текут через кровеносные сосуды.Смит и Роберта Ноуок, научный сотрудник, принудили работу решать эту загадку, которая возбудила интерес Фаулера, так как она была постдокторским исследователем в 1980-х. Они нашли, что эритроциты активно регулируют свою форму благодаря миозину IIA – который связан с белком, который стимулирует сокращение мышц в других частях тела.Команда использовала передовые микроскопы при Исследовании Scripps, чтобы захватить 3D изображения, показывающие миозин IIA под клеточной мембраной.
Исследователи нашли, что миозин эритроцита молекулы IIA собирается в структуры, имеющие форму штанги, названные нитями. Специализированные регионы в обоих концах миозина нити IIA могут надеть структурный белок, связанный с мембраной, названный актином, чтобы управлять жесткостью клеточной мембраны.«Вам нужно активное сокращение на клеточной мембране, подобной тому, как мышцы сокращаются», говорит Фаулер. «Миозин надевает актин, чтобы обеспечить напряженность в мембране, и затем что напряженность поддерживает двояковогнутую форму».Команда тогда рассматривала эритроциты с комплексом, названным blebbistatin, который мешает миозину работать правильно.
Они нашли, что рассматриваемые клетки потеряли свою способность поддержать форму и выглядели гибкими и вредными для здоровья. Это далее подтвердило, что миозин, для которого IIA важен, поддерживает форму эритроцита.
Понимание архитектуры мембраны является важным шагом к нахождению причин болезней, где эритроциты искажены. Фаулер говорит, что мог бы быть шанс когда-нибудь, чтобы запретить миозин IIA в эритроцитах и восстановить часть эластичности, которую они теряют при анемии серповидного эритроцита, позволяя им согнуться и соответствовать через капилляры.«Даже просто небольшое изменение в тех серповидных эритроцитах могло бы быть достаточно», говорит Ноуок, который служил исследованием co-first автор со Смитом.
Это представление о форме эритроцита зажгло много новых вопросов. Исследование предлагает, чтобы клетки использовали процесс, названный фосфорилированием, чтобы сделать миозин нитями IIA на клеточной мембране более стабильный – но как этим процессом управляют, остается тайной. В дальнейшем исследователи надеются узнать больше о том, что регулирует деятельность IIA’s миозина в эритроцитах и даже других типах клетки, как нейроны.Исследование, «Миозин, IIA взаимодействует со скелетом мембраны актина спектрина, чтобы управлять искривлением мембраны эритроцита и деформируемостью», включал авторы из Рочестерского технологического института, Института Файнштейна Медицинского Исследования, Медицинского центра Диаконисы Бет Исраэль и Медицинской школы Дональда и Барбары Закер в Hofstra-Northwell.
Работа была поддержана Фондом Уитакера, Национальные Институты Здоровья (предоставляет GM34225, HL083464, HL134043 и HL126497), премия Национального научного фонда (CBET 1560709), Премия NIH/NCATS CTSA (предоставьте UL1 TR001114) к Переводному Научному Институту Scripps и Премии Ученого Болдрика Аллид Уорлд-Стрит.