Excesul de tubulină perturbă organizarea țesuturilor și supraviețuirea celulară
Un studiu realizat la Universitatea din Geneva arată că, chiar și o ușoară supraproducție de tubulină, o proteină esențială pentru structura celulară, este suficientă pentru a perturba organizarea țesuturilor, subliniind necesitatea unei reglementări stricte a nivelurilor proteice.
Pentru ca celulele să funcționeze corect, ele trebuie să producă cantitatea exactă de fiecare proteină. Aceasta este o balanță delicată: atât prea puțin, cât și prea mult pot compromite funcții celulare esențiale. O echipă de cercetători de la Universitatea din Geneva (UNIGE) a demonstrat că, chiar și un exces modest de tubulină – proteina care se asamblează în microtubuli, scheletul intern al celulei – este suficient pentru a perturba arhitectura țesuturilor și a reduce viabilitatea celulară. Studiul, publicat în Nature Communications, demonstrează că cantitatea unei proteine este la fel de importantă ca și funcția acesteia.
Microtubulii, formați din tubulină, constituie scheletul intern al celulei. Ei ajută celulele să își mențină forma, să transporte molecule, să se divide și să rămână bine atașate de celulele vecine. Spre deosebire de structuri rigide, microtubulii sunt în continuă asamblare și dezintegrare pentru a se adapta nevoilor schimbătoare ale celulei. Acest comportament dinamic depinde direct de cantitatea de tubulină disponibilă.
Peste patruzeci de ani, biologii au știut că celulele dispun de un mecanism care încetinește producția de tubulină atunci când nivelurile acesteia devin prea ridicate. Totuși, scopul biologic al acestui mecanism de reglementare a rămas necunoscut. Pentru a aborda această întrebare, echipa condusă de Ivana Gasic a utilizat spheroizi tridimensionali. „Aceste modele de cultură celulară 3D se comportă ca țesuturile și reproduc interacțiunile celulelor mult mai fidel decât culturile convenționale bidimensionale”, explică ea.
Folosind tehnici avansate de microscopie, cercetătorii au examinat spheroizi care conțineau celule ce produceau cu 10-20% mai multă tubulină decât normal. „S-ar putea să ne așteptăm ca un surplus al acestei proteine să întărească citoscheletul, dar contrariul este adevărat”, afirmă Ana Coelho de Almeida. „Tubulina în exces face ca microtubulii să fie anormal de stabili și încetinește capacitatea lor de reorganizare. Ca urmare, celulele nu mai pot adapta arhitectura lor la constrângerile mediului.”
Efectele se extind rapid dincolo de celulele individuale. Proteinele responsabile pentru adeziunea celulară și atașamentul la matricea extracelulară nu mai sunt corect poziționate. Contactele celulare se slăbesc, arhitectura țesutului se deteriorează progresiv, iar viabilitatea celulară scade. „Descoperirile noastre arată că celulele reglează nu doar care proteine produc, ci și abundența acestora cu o precizie remarcabilă. În cazul tubulinei, chiar și un ușor exces este suficient pentru a perturba organizarea țesuturilor. Aceasta dezvăluie un principiu fundamental al biologiei celulare”, adaugă Ana Coelho de Almeida.
Pe lângă avansarea înțelegerii biologiei microtubulilor, studiul stabilește controlul abundenței proteinelor ca un mecanism cheie pentru menținerea homeostaziei celulare. Acest mecanism de reglementare este deosebit de relevant, deoarece microtubulii sunt deja vizați de mai multe medicamente anticancerigene, inclusiv paclitaxelul, care stabilizează microtubulii pentru a preveni diviziunea celulelor tumorale. În viitor, o mai bună înțelegere a acestui mecanism ar putea deschide calea pentru noi strategii terapeutice menite să modifice nivelurile de tubulină sau să completeze tratamentele existente care vizează dinamica microtubulilor.
