Objeven buněčný termostat

Vědecké týmy z Taiwanské univerzity a univerzity Johna Hopkinse v USA nedávno poodhalili mechanismus, kterým buňka reguluje, kolik buněčné energie si uschová do zásob a kolik ze zásob uvolní k okamžité spotřebě. Výzkum vyniká náročností a zavedením zcela nové metodiky. Nedávno jej opublikoval prestižní vědecký časopis Nature (Lin a kol. 2012).

Správně zacházet se svými energetickými rezervami je pro buněčné přežití kritická záležitost, bez které buňka umírá nebo se mění na rakovinnou (Science Daily 21.2. 2012). Vědci zjistili, že za touto dovedností stojí známý enzym - histon deacetyláza jedna (HDAC1) (Lin a kol. 2012).

Histony tvoří v buňěčném jádře jakési proteinové lešení, kolem kterého jsou omotána vlákna DNA. Kromě podpůrné funkce se zasluhují i o to, které vlákno DNA a ve které své části bude v určitém okamžiku přepisováno (The free dictionary). Tento děj je přesně koordinován řadou enzymů, udílející histonům různé posttranslační modifikace a tím regulujících jejich funkci. Jedním z těchto enzymů je i HDAC1, známý jako enzym modifikující histony. Acetylace i deacetylace probíhá také na řadě proteinů nehistonové povahy. Takové proteiny se účastní modifikací chromatinu, cytoskletonu, metabolismu a dalších dějů. Jedním z nich je i adenosin monofosfát aktivovaná kináza (AMPK), jejíž deacetylace a následná fosforylace vedou k aktivaci a  uvolnění energie z tukových zásob v lidských jaterních buňkách. Tyto děje jsou samozřejmě kontrolovány řadou kontrolních mechanismů (viz Obr.1) (Lin a kol. 2012). AMPK je tedy jakýmsi energetickým buněčným termostatem. V okamžiku, kdy je energetická hladina buňky nízká, AMPK nastartuje procesy, které začnou využívat buněčné energetické rezervy a zastaví reakce, které energii v buňce uskladňují. Na druhou stranu, pokud má buňka volné energie dost, AMPK se vypne a buněčná energie se začne přeměňovat na tuky a cukry pro pozdější použití.

Profesor molekulární biologie, genetiky a onkologie z univerzity Johna Hopkinse, Jef Boeke se pro server Sience Daily vyjádřil: „Pochopení významu acetylace a deacetylace proteinů v buňkách v poslední době nabývá na důležitosti, protože se zvyšuje počet léků na léčbu rakoviny a neurodegenerativních chorob, jejichž mechanismus účinku je založený právě na blokaci acetylace. A právě blokace enzymů odnímajících acetylovou skupinu zapíná protirakovinné geny, které pomáhají s nemocí bojovat, ačkoliv nevíme, které další geny a buněčné procesy může taková léčba ovlivňovat" (Science Daily 21.2. 2012).

Aby potvrdili myšlenku, že přidání nebo odebrání acetylové skupiny přímo ovlivňuje způsob, jakým buňka hospodaří s energií, měřili vědci množství energie uchované v tukových kapénkách s pomocí barviva, které se v tukových kapénkách specificky akumuluje. Barvivo jim umožnilo odhadnout velikost tukových kapének v buňce. Buňky, které nemohly acetylovat AMPK obsahovaly menší tukové kapénky a proto i méně barviva ve srovnání s normálními lidskými buňkami. Naopak buňky neschopné deacetylovat AMPK obsahovaly více barviva a měly větší tuková granula.

Výsledky výzkumu by se proto daly shrnout takto: Acetylace a deacetylace AMPK řídí využívání energie buňkou. Pokud AMPK obsahuje acetylovou skupinu, buňka využívá méně svých energetických rezerv, zatímco po deacetylaci AMPK buňka přepíná metabolismus a začíná energetické rezervy využívat (Newswise 21.2.2012).

Autor: RNDr. Klára Kazdová

Líbil se Vám tento článek? Doporučte jej svým známým.

Použité zdroje:

Originální studie: Yu-yi Lin, Samara Kiihl, Yasir Suhail, Shang-Yun Liu, Yi-hsuan Chou, Zheng Kuang, Jin-ying Lu, Chin Ni Khor, Chi-Long Lin, Joel S. Bader, Rafael Irizarry, Jef D. Boeke. Functional dissection of lysine deacetylases reveals that HDAC1 and p300 regulate AMPK. Nature, 2012; 482 (7384): 251 DOI: 10.1038/nature10804

Připraveno podle: Science Daily, 21. 2. 2012: Cell energy sensor mechanism discovered

Obrazové přílohy:

Stavba nukleozomu; šedě DNA a barevně uvnitř histony; Kredit: Wikipedia.com

Schéma regulace metabolismu pomocí AMPK; Kredit: Klára Kazdová, připraveno podle Lin a kol. 2012