Biologové mapují komunikaci mezi buňkou a jejími „podřízenými“
Všechny buňky mají schopnost rozeznávat signály ze svého okolí a těm se přizpůsobit. Některé signály nařídí buňce usnout, změnit se, či umřít. Díky studiu těchto signálů lépe rozumíme, co se děje s buňkou, která má hlad, která se mění na rakovinotvornou, či s tou, která dostává novou funkci. Že tyto signály řídí také vývoj jednobuněčných parazitů, je předmětem nedávné studie publikované v prestižním časopise Plos Biology. Parazitologové z Biologického centra AV ČR spolu se zahraničními kolegy v ní mapovali metabolické změny, ke kterým dochází během buněčného vývoje savčího parazita Trypanosoma brucei.
Změny ve vnějším prostředí vnímá celá buňka a také její speciální organela, mitochondrie, která v buňce vyrábí energii v podobě chemické sloučeniny adenosintrifosfátu (ATP). Mitochondrie během tohoto procesu vysílají do vnitřního prostředí buňky signály, pomocí kterých buňku informují o tom, jak se jim daří. Buněčné jádro tuto informaci zpracovává a podle toho upravuje buněčné procesy. I když tento typ komunikace mezi jádrem a mitochondrií musel vzniknout již před dvěma miliardami let, kdy prvotní buňka polapila bakteriálního předka mitochondrie, molekulární podstata těchto signálů a jejich drah dosud není podrobně prozkoumána.
„Trypanosoma brucei je parazit, který se vyvíjí v mouše tsetse a prochází celou řadou stádií. Ukázali jsme, že během této diferenciace se buněčný metabolismus parazita mění natolik, že některé dráhy v mitochondrii jsou najednou velice aktivní. Tyto biochemické dráhy produkují signály ve formě metabolitů, či radikálů kyslíku, které řídí dále buněčný vývoj parazita,“ říká Alena Zíková z Parazitologického ústavu BC AV ČR. Studium těchto drah v organismu, který je evolučně velice vzdálený od savčích buněk, poukazuje na fakt, že tyto dráhy budou starou a integrovanou službou každé eukaryotické buňky. „Je to velice vzrušující období, před pár lety se myslelo, že mitochondrie jen vyrábí energii a podřizuje se buňce, a nyní to vypadá, že tato organela je vlastně výkonným ředitelem celé buňky,“ usmívá se na závěr Alena Zíková.
Dalšími kroky bude zmapovat, jak přesně tyto interní signály ovlivňují genovou expresi, a tím definovat dané molekulární mechanismy, které řídí nejen buňku parazita, ale také většinu eukaryotických buněk, včetně těch našich lidských.
Publikace:
Doleželová E., Kunzová M., Dejung M., Levin M., Panicucci B., Regnault C., Janzen Ch. J., Barrett M. P., Butter F., Zíková A. (2020) Cell-based and multi-omics profiling reveals dynamic metabolic repurposing of mitochondria to drive developmental progression of Trypanosoma brucei. PLoS Biol 18(6): e3000741. https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3000741
https://journals.plos.org/plosbiology/article?id=10.1371/journal.pbio.3000741
