Pochopenie ich interakcie by mohlo hrať dôležitú úlohu vo vývoji liečby stavov spôsobených poranením mozgu a miechy.
Neurón. Zdroj: iStockphoto.com
Medzinárodný tím vedcov z Prírodovedeckej fakulty Univerzity Karlovej v Prahe, Ústavu molekulárnej genetiky Akadémie vied ČR (AV ČR) a Stanfordovej univerzity v Kalifornii odhalil molekulárne mechanizmy, ktorými ovplyvňujú cukry na povrchu buniek navigáciu neurónov v nervovom systéme. Ich výsledky môžu viesť aj k vylepšeniu liečby poranení mozgu a miechy.
Aj nervový systém má svoju GPS
Dospelý ľudský mozog obsahuje približne 100 miliárd nervových buniek, čiže neurónov. Každý neurón tvorí priemerne 1000 spojení s inými neurónmi, čo vedie k približne 100 biliónom synaptických kontaktov. Tieto spojenia sú kľúčové pre naše kognitívne schopnosti, zmyslové vnímanie a pamäť. Pochopenie, ako sa taká rozsiahla sieť kontaktov v mozgu vyvíja, je ústrednou otázkou neurobiológie.
Počas vývoja nervového systému sa neurónové výbežky – axóny – pohybujú zložitým prostredím. Táto cesta zahŕňa rôzne zákruty a odbočky. Jednou zo základných otázok je, ako axóny „vedia“, kedy majú zatočiť vľavo, kedy vpravo alebo kedy putovať rovno. Molekuly proteínovej povahy, známe pod príznačným názvom semaforíny, fungujú ako molekulárne GPS, ktoré vedú axóny k ich cieľom tým, že sa viažu na receptory (plexíny) na ich povrchu. Táto väzba spúšťa kaskádu signálov, ktoré následne riadia pohyb axónov.
Navrhovaný mechanizmus, akým sa semaforíny (modré) viažu na cukry (biele guličky) na povrchu buniek a sú tak prezentované plexínovým receptorom (oranžové) na okolitých axónoch. Zdroj: PNAS
Ovplyvňovanie neurónov pomocou cukrov
Okrem väzby na plexíny interagujú semaforíny i s cukrami na povrchu buniek. Výskumný tím skúmal molekulárne mechanizmy práve tejto interakcie. Štúdiu publikoval prestížny časopis PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences).
„Zistili sme, že niektoré semaforíny sa viažu na cukry na povrchu buniek, najmä na negatívne nabité cukry. Čím väčší je náboj cukru, tým silnejšia je väzba. Tiež sme zistili, že tieto cukry sa viažu na malú časť semaforínu, taký malý chvostík, ktorý je pozitívne nabitý. Zaujímavé je, že keď sme tento chvostík odstránili pomocou metód proteínového inžinierstva, axóny sa v určitých oblastiach otáčali doprava namiesto doľava. To naznačuje, že by sme mohli ovplyvňovať rast a smer axónov pomocou cukrov,“ vysvetľuje Farah Nourisanamiová, iránska doktorandka na Prírodovedeckej fakulte Univerzity Karlovej v Prahe.
Vplyvy týchto zistení ponúkajú potenciálne cesty pre terapeutické intervencie pri neurodegeneratívnych ochoreniach a poraneniach nervov.
„Niektoré semaforíny potláčajú regeneráciu poškodeného nervového tkaniva. Pochopenie ich interakcie s povrchovými cukrami buniek by mohlo hrať dôležitú úlohu vo vývoji liečby stavov spôsobených poranením mozgu a miechy,“ dodáva Daniel Rozbeský, vedúci laboratória štruktúrnej neurobiológie AV ČR a Prírodovedeckej fakulty Univerzity Karlovej vo výskumnom centre BIOCEV vo Vestci pri Prahe.
Zdroj: AV ČR
(JM)
