Los microtúbulos ayudan a regular la estructura celular en todo el cuerpo. Un grupo de investigadores japoneses ha utilizado la microscopía crioelectrónica para arrojar luz sobre cómo una determinada proteína mantiene los microtúbulos estables y regula el transporte basado en microtúbulos dentro de las células. Los nuevos conocimientos podrían ayudar adesarrollar tratamiento médico para enfermedades como la demencia y la insuficiencia cardíaca. Estos hallazgos se publicaron el 1 de octubre en la edición en línea de Revista de biología celular .
El equipo de investigación fue dirigido por el Profesor Ryo Nitta y el Profesor del Proyecto Tsuyoshi Imasaki Escuela de Graduados de Medicina de la Universidad de Kobe en colaboración con el líder del equipo Mikako Shirouzu y el Investigador Hideki Shigematsu RIKEN, y el Profesor Asociado Kiyotaka Tokuraku Instituto de Tecnología de Muroran.
Las células en nuestros cuerpos adoptan formas especializadas para funcionar como parte de órganos y tejidos. Por ejemplo, las células nerviosas mantienen el cerebro y el cuerpo estrechamente unidos al hacer una red de comunicaciones entre las proyecciones celulares. Las células del corazón forman líneas de cilindros para una eficaciacontracción muscular. Para crear estas formas, un marco de proteínas complejas convierte a las células en "esqueletos". Las más amplias se conocen como microtúbulos, y su colocación está regulada por proteínas asociadas a los microtúbulos.
Tau y MAP4 ambas partes de la familia Tau son proteínas asociadas a microtúbulos "clásicos". Tau se encuentra en las células nerviosas, mientras que MAP4 se expresa ampliamente en todo nuestro cuerpo, como el corazón o el músculo esquelético. Expresión excesiva de estos clásicosLas proteínas asociadas a los microtúbulos se han relacionado con la enfermedad de Alzheimer y la insuficiencia cardíaca. Pueden bloquear el movimiento de la proteína motora kinesina, que utiliza los microtúbulos como "rieles" para transportar diversas sustancias dentro de las células.
El equipo de investigación reconstruyó la estructura compleja de microtúbulos, MAP4 y proteína quinesina motora en condiciones de laboratorio, y utilizó microscopía crioelectrónica para visualizar la estructura tridimensional detallada. Su análisis reveló que MAP4 se adhiere a los ejes largos de microtúbulos y se estabilizaLos enlaces entre MAP4 y los microtúbulos se encuentran en dos tipos de sitios: para interacciones fuertes y débiles. En los sitios débiles, la kinesina compite con MAP4 para unirse con los microtúbulos. Si hay suficiente kinesina, puede desplazar el MAP4 en el débilsitios y se unen con los microtúbulos.
Esto lleva a que tanto MAP4 en los sitios de anclaje fuertes como kinesina en los sitios débiles se unan con microtúbulos al mismo tiempo. El equipo descubrió que, además de unirse directamente con los microtúbulos, MAP4 también se pliega y acumula por encima demicrotúbulos. El MAP4 en esta área interactúa y asegura la quinesina, bloqueando el movimiento de la quinesina por encima de los microtúbulos. Esto muestra cómo MAP4 estabiliza los microtúbulos y cómo también bloquea las funciones de transporte de la quinesina.
Esta investigación proporciona información importante que podría ayudar a crear una nueva estrategia de tratamiento para la hipertrofia cardíaca y la insuficiencia cardíaca causada por la sobreexpresión de MAP4. También es muy posible que Tau, que tiene una secuencia de aminoácidos muy similar a MAP4, puedapresentan la misma estructura. En este caso, este estudio también arrojaría luz sobre enfermedades neurodegenerativas como la demencia.
El profesor Nitta comenta: "Al revelar la micromorfología del MAP4 y el complejo de microtúbulos en las células, esperamos que esta investigación proporcione información a nivel celular que pueda ayudarnos a combatir enfermedades causadas por el cambio celular, como la insuficiencia cardíaca y la demencia".
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Materiales proporcionados por Universidad de Kobe . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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