2023 Szerző: Sophia Otis | [email protected]. Utoljára módosítva: 2023-05-21 01:49
A növények növekedését szabályozó folyamatban részt vevő két fehérje segíthet megmagyarázni, hogy az emberi sejtek miért utasítják el a kemoterápiás gyógyszereket egy nemzetközi tudóscsoport szerint.
A Purdue Egyetem és a Kiotói Egyetem kutatói Japánban először mutatták ki, hogy az emberekben a többszörösen gyógyszerrezisztens fehérjékhez hasonló fehérjék növényi növekedési hormont juttatnak a sejtekbe – mondta Angus Murphy purdue-i növénysejtbiológus. Mivel a P-glikoproteineknek (PGP-knek) nevezett növényi fehérjék szoros rokonságban állnak a humán P-glikoproteinekkel, amelyek befolyásolják a kemoterápia hatékonyságát, a növényi fehérje aktivitásának szabályozására szolgáló módszerek felfedezése segíthet olyan terápiák kifejlesztésében, amelyek csökkentik a rákos betegeknek beadott gyógyszeradagokat, mondta Murphy.
Murphy a Plant Cell novemberi számában megjelent tanulmány megfelelő szerzője. Emellett egy kapcsolódó cikk levelező szerzője az októberi Plant Journal-ban.
"A kutatás eredményei jobb képet adnak a több gyógyszerrel szembeni rezisztencia folyamatának működéséről, amelyben az emberi rákos sejtek elutasítják a rákellenes kezeléseket" - mondta Murphy.
A két tanulmány eredménye egy korábban ismeretlen kapcsolatra utal a folyamatban részt vevő két fehérjecsalád között – mondta. A fehérjék együtt dolgozva láthatóan az auxin növényi növekedési hormon molekuláit mozgatják a sejtfalon keresztül. Emberben a rokon fehérjék megszabadítják a sejteket a méreganyagoktól, például a rákgyógyszerektől.
"E két tanulmány eredményeinek fontos következményei vannak a biomedicinára nézve, mert most már azonosítani tudjuk e fehérjék azon részeit, amelyek meghatározzák, hogy a sejtek felveszik-e vagy dobják-e ki a különböző molekulákat, például a rákgyógyszereket" - mondta Murphy.
A Plant Journal tanulmányában Murphy és munkatársai a Zürichi Egyetemen először mutatták ki, hogy a PGP1, az általánosan használt Arabidopsis kísérleti növényből származó P-glikoprotein közvetlenül szállítja ki az auxint a növényi sejtekből, valamint élesztő és emlőssejtek. A Plant Cell vizsgálat során azt találták, hogy más PGP fehérjék auxint juttatnak a sejtekbe.
"Az auxin molekulákat lényegében a PGP transzportfehérjék húzzák át a sejtmembránon" - mondta Murphy. "Ez egy energikus folyamat, amely úgy történik, mintha egy kötelet húznának át valami ragadós tárgyon."
Mind az emberekben, mind a növényekben előforduló, többszörösen gyógyszerrezisztens PGP-k egy nagy fehérjecsalád részét képezik, az úgynevezett ATP-kötő kazettás (ABC) fehérjéknek, amelyek szállító teherautóként működnek a sejtek méregtelenítésére, és üzenetek küldésére sejtről sejtre a biokémiai reakciók befolyásolására és ezek szabályozására. Az ABC fehérjéket azért nevezték így, mert kötődniük kell az ATP-hez, a sejt fő energiaforrásához, hogy betöltsék küldetésüket.
A transzportfehérjék másik osztályának, a PIN1-nek a legismertebb tagja szintén lehet transzporter, de úgy tűnik, hogy elsősorban segédeszközként, nem pedig szállítókocsiként funkcionál az auxinszállításhoz, mondta Murphy. Ez a megállapítás feltárta, hogy a PIN-kódok és a PGP-k együtt működhetnek a hosszú távú auxinszállításban, a Plant Journal cikke szerint. Az eredetileg a PIN1 aktivitását irányító gén azonosítására használt mutáns tű alakú megjelenéséről nevezték el, ezek a fehérjék a fő fehérjecsalád tagjai, az úgynevezett facilátorok, amelyek elősegítik az olyan folyamatokat, mint a hormontranszport.
A legújabb bizonyítékok arra utalnak, hogy a PGP és a PIN fehérjék közötti csapatmunka meghatározza az auxin mozgásának irányát, és így a növény fejlődését is, mondta Murphy. A növények alakját, magasságát és hajlását a fényre és a gravitációra nagymértékben meghatározza a szöveteiken áthaladó auxin iránya és mennyisége.
Murphy és munkatársai a Plant Journal tanulmányban megállapították, hogy a PGP1 és a PGP19 kimozdítja a hormont a sejtekből.
A novemberi növénysejt-jelentésben Murphy kutatócsoportja arról számolt be, hogy egy másik P-glikoprotein, a PGP4 ellentétes irányban működik, és biztosítja az auxin hormon sejtekbe történő bejuttatását és a szállított mennyiség növelését.
"Ezzel a két vizsgálattal először mutattuk meg, hogy a molekulák felvételét és felszabadulását egyaránt a PGP transzporter fehérjék és a PIN facilitátor fehérjék közötti kölcsönhatás közvetíti" - mondta Murphy.
A növénysejt-vizsgálatban részt vett további kutatók: Joshua Blakeslee, Wendy Peer, Boosaree Titapiwatanakun, Anindita Bandyopadhyay, Srinivas Makam, Ok Ran Lee és Elizabeth Richards, a Purdue-i Botanikai és Növénypatológiai Tanszék munkatársai; Kazuyoshi Teraska és Fumihiko Sato, a Totipotencia Molekuláris és Sejtbiológiai Laboratóriuma, Kiotói Egyetem, Japán; és Kazufumi Yazaki, a Kiotói Egyetem Növénygénexpressziós Laboratóriumából. Teraska, Blakeslee és Titapiwatanakun egyformán hozzájárultak a kutatási projekthez és a folyóirat szerzőiként.
Az Egyesült Államok Nemzeti Tudományos Alapítványa; Japán Oktatási, Kulturális, Sport-, Tudományos és Technológiai Minisztériuma; és a kentuckyi Uehara Alapítvány támogatta ezt a kutatást.
A Plant Journal tanulmányában Markus Geisler, a Zürichi Egyetem Basel-Zürich Plant Science Center munkatársa és Blakeslee társszerzők voltak, és egyformán hozzájárultak a kutatáshoz; Murphy levelező szerző volt; és Enrico Martinola, a Zürichi Egyetem vezető szerzője volt. Az Egyesült Államok Nemzeti Tudományos Alapítványa és a Svájci Nemzeti Tudományos Alapítvány finanszírozta a tanulmányt.
