Singapuri riikliku ülikooli (NUS) Mehhanobioloogia Instituudi (MBI) teadlased on tuvastanud epiteelitoru kokkutõmbumise uudse mehhaanilise tundlikkuse regulatsiooni. Need leiud avaldati 19. detsembril 2014 ajakirjas Current Biology.
toru ahenemise reguleerimine
Paljud elu põhiprotsessid toetuvad bioloogilistele struktuuridele, mida nimetatakse epiteelitorudeks. Need torud on mõeldud erinevate gaaside, vedelike ja rakkude transportimiseks mööda keha. Näiteks iga hingetõmbega transpordivad epiteelitorud hapnikku kopsudesse. Meie veresooned, neerud ja kõhunääre, piima-, sülje- ja pisaranäärmed koosnevad põhiliselt epiteelitorudest. Need torud on aga midagi enamat kui lihts alt bioloogiline torustikusüsteem. Selle asemel on need dünaamilised struktuurid, mis peavad tõrjuma väljapoole suunatud survet, et vältida nende turset või rebenemist. Epiteelitorude sisemine võime kitsendada aitab säilitada nende terviklikkust. See ahenemine tuleneb aktomüosiini kontraktiilsusest, aktiinist tuntud valgust ja müosiiniks tuntud motoorsest valgust koosnevate filamentide koordineeritud liikumisest. Epiteelitoru kontraktiilsuse probleemid põhjustavad astmat, vererõhu tõusu ja seedetrakti häireid. Kõik need haigused mõjutavad miljoneid inimesi kogu maailmas, mõjutades dramaatiliselt nende elukvaliteeti.
MBI teadlased on avastanud tagasisidemehhanismi, mis reguleerib epiteelitoru kontraktiilsust elusorganismis – nematoodiussis C. elegans. C. elegans on hermafrodiit ja võib seetõttu paljuneda iseviljastumise teel. Ussi sees on viljastamata munade konveier. Ovulatsiooni ajal vabaneb üks munarakk struktuuri, mida nimetatakse "spermathecaks", mis on akordionikujuline toru, milles asuvad sperma. Pärast viljastamist väljutab tuubi aktomüosiinipõhine kokkutõmbumine viljastatud embrüo emakasse. Seda tsüklit korratakse täiskasvanud ussi eluea jooksul ligikaudu 150 korda.
See kokkutõmbumine on sarnane teiste epiteelitorude puhul täheldatuga. Sarnasused viisid MBI juhtivteadlase, dotsent Ronen Zaidel-Bari ja kraadiõppuri pr Tan Pei Yi kasutama spermateeki epiteelitoru kokkutõmbumise uurimiseks mudelina. Seda tehes tuvastati uudne reguleerimismehhanism ja valk, mida tuntakse kui SPV-1, säilitas regulaarsed aktomüosiini kontraktiilsuse tsüklid. Mutantidel, kellel puudus SPV-1 funktsioon, täheldati hüperaktiivset kontraktiilsust, kus embrüod tõugati spermatosoidist välja enneaegselt.
Märkimisväärselt kontrollis toru kontraktiilsust just SPV-1 rakus paiknemise ja rakumembraani kuju vastastikune mõju. Tühjas spermateekis kinnitus SPV-1 volditud, keerdunud rakumembraanidele, kus see toimis valgu teetõkkena, takistades aktomüosiini kontraktiilsust. Kuid kuna spermarakud venisid muna sisenemisel välja, eraldus SPV-1 sirgendatud membraanist. Kui teetõke eemaldati, tekkis aktomüosiini kontraktiilsus ja viljastatud embrüo väljutati emakasse. Kui paljunemistsükkel oli lõppenud, varises spermateek kokku ja SPV-1 lokaliseerus uuesti volditud membraanile. Kuid kui SPV-1 muteeriti, jäi see membraani külge sõltumata membraani kõverusest. Sel juhul ei õnnestunud aktomüosiin kokku tõmbuda, mis viis mitme embrüo kuhjumiseni spermateeka. See leid kinnitas, et SPV-1 on tõepoolest mehaaniliselt tundlik.
Selles uuringus avastatud elegantne tagasisidesüsteem seob kokkutõmbumise reguleerimise epiteelitorude kuju ja funktsiooniga mehaanilise ja biokeemilise signaalimise kaudu. See võib olla ka universaalne mehhanism, mis reguleerib kontraktiilsust teistes epiteelitorudes, sealhulgas nendes, mida leidub kogu meie kehas. Selle mehhanismi laiendamine meie praegustele teadmistele kontraktiilsuse kohta ja selle mõistmine, kuidas see reguleerib inimese epiteelitoru ahenemist, võib viia selliste haiguste nagu astma või südame-veresoonkonna haiguste uudsete ravimeetoditeni.
