PAN informacje

Mięśniopochodne egzofery wspierają kondycję reprodukcyjną – wynika z najnowszych badań naukowców z Międzynarodowego Instytutu Biologii Molekularnej i Komórkowej w Warszawie. Do tej pory sądzono, że egzofery, czyli duże pęcherzyki powstające w komórkach mięśniowych, zajmują się tylko wydalaniem na zewnątrz uszkodzonych, toksycznych białek. Naukowcy udowodnili, że biorą także udział w procesie reprodukcyjnym.

Każda część naszego ciała składa się z komórek – małych jednostek, które współpracują ze sobą. Chociaż istnieje wiele różnych typów komórek, wszystkie one mają kilka wspólnych cech. Wszystkie potrzebują białek, które są podstawowym budulcem złożonych struktur komórkowych. Białka mają tendencję do rozpadu lub mogą się zużywać, dlatego muszą być utylizowane i zastępowane nowymi. Dwa główne systemy w komórce, które zajmują się tym procesem – system ubikwityna-proteasom i autofagia – mają jedną wspólną cechę: recyklingują białka wewnątrz komórki.

Niedawno opisano uzupełniający system, który usuwa uszkodzone białka, a nawet organelle na zewnątrz komórki poprzez duże pęcherzyki zwane egzoferami (ang. exophers). Mechanizm ten został opisany jedynie dla komórek neuronalnych organizmu modelowego Caenorhabditis elegans oraz komórek serca myszy i może stanowić ważny, ale wciąż słabo zbadany system zarządzania odpadami metabolicznymi.

Reprodukcyjna funkcja egzoferów

Polscy naukowcy postawili hipotezę, że formowanie tak dużych pęcherzyków w celu usunięcia tylko niepożądanych składników komórkowych może nie być podstawową funkcją egzoferów. Zespół z IIMCB wraz ze współpracownikami z Międzynarodowego Instytutu Mechanizmów i Maszyn Molekularnych PAN, Instytutu Biochemii i Biofizyki PAN i Instytutu Biologii Doświadczalnej im. M. Nenckiego PAN odkrył, że komórki mięśniowe robaków również mogą produkować egzofory.

Naukowcy ustalili, że rozwój embrionów w macicy wyzwala tworzenie się egzofer (egzofereza) w tkance mięśniowej. Pęcherzyki transportują syntetyzowane przez mięśnie białka żółtka i ostatecznie dostarczają je do nowo powstałych oocytów. W konsekwencji, potomstwo matek z dużą liczbą egzofer pochodzących z mięśni rosło szybciej.

Schematyczne przedstawienie wyników badań. Mięśnie mogą wydalać zawartość komórkową przez duże egzofery. Tworzenie egzofer jest specyficzne dla płci i zależne od płodności. Egzofereza mięśniowa jest procesem regulowanym przez rozwijające się embriony w macicy. Niedostateczna ilość pokarmu dla embrionów indukuje egzoferezę. Egzofery pełnią rolę transporterów dla wytworzonych przez mięśnie białek żółtkowych, które są wykorzystane do odżywiania następnego pokolenia (Autor: W. Pokrzywa; praca z wykorzystaniem platformy Biorender).

„Wykorzystanie najbardziej obfitej tkanki, jaką są mięśnie do wspierania odżywiania kolejnego pokolenia poprzez egzofery jest przykładem sprytnej strategii reprodukcyjnej” – wyjaśnia dr Michał Turek, kierownik grupy w IBB. – „Co ciekawe, białka żółtkowe mogą być syntetyzowane w mięśniach kręgowców. Spekulujemy więc, że rola egzoferezy mięśniowej we wspomaganiu rozwoju potomstwa jest ewolucyjnie zachowana”.

„Proces ten reprezentuje transgeneracyjny system metaboliczny/zarządzania zasobami, który wspiera embriony w macicy, dostarczając im środków przystosowawczych do warunków środowiskowych. Ponadto, badania te otwierają nowe horyzonty w badaniach nad egzoferami, słabo poznaną klasą pęcherzyków wydzielniczych” – wyjaśnia prof. Agnieszka Chacińska, dyrektor instytutu IMol oraz kierownik grupy naukowej na Uniwersytecie Warszawskim.

Przełomowe badania są tematem okładki sierpniowego wydania „EMBO Reports” oraz sekcji News & Views.

Artykuł „Muscle-derived exophers promote reproductive fitness” (Michał Turek, Katarzyna Banasiak, Małgorzata Piechota, Nilesh Shanmugam, Matylda Macias, Małgorzata Alicja Śliwińska, Marta Niklewicz, Konrad Kowalski, Natalia Nowak, Agnieszka Chacinska, Wojciech Pokrzywa)

Opracowane na podst. informacji Międzynarodowego Instytutu Biologii Molekularnej i Komórkowej