งานวิจัยใหม่ชี้ว่ากลุ่มของโปรตีนที่มีบทบาทในการสร้างความมั่นใจว่าเซลล์หลายชนิดเคลื่อนไหวและรักษารูปร่างได้อาจส่งเสริมโรคได้เมื่อพวกมันทำตัวเหมือนคนบ้างานและทำลายสภาพแวดล้อมของเซลล์
การศึกษานี้เพิ่มความเข้าใจทางวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับพลาสติน ซึ่งมีหน้าที่ในการจับและมัดโปรตีนอื่นๆ ที่อาจเปรียบได้กับกระดูกและกล้ามเนื้อของเซลล์ การจัดการที่ดีขึ้นเกี่ยวกับสิ่งที่ขับเคลื่อนกิจกรรมของพลาสตินสามารถช่วยอธิบายความเชื่อมโยงของตระกูลโปรตีนนี้ ซึ่งบางครั้งก็เป็นประโยชน์และบางครั้งก็เป็นอันตราย ต่อโรคต่างๆ ซึ่งรวมถึงมะเร็ง โรคกระดูกพรุนแต่กำเนิด และกล้ามเนื้อไขสันหลังลีบ
นักวิจัยอธิบายการค้นพบของพวกเขาเกี่ยวกับพฤติกรรมของพลาสตินในแง่ของความสมดุลระหว่างชีวิตและการทำงาน ส่วนหลักสองส่วนของโปรตีนเชื่อมต่อกันอย่างแน่นหนาในโหมด “ที่บ้าน” แต่สามารถถูกบังคับให้แยกออกจากกันเมื่อความรับผิดชอบในการรวมกลุ่มของพวกมันใน “ที่ทำงาน” ของเซลล์เพิ่มขึ้น เช่น เมื่อเซลล์เริ่มย้าย ในกรณีของการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างโดยไม่คาดคิด การวิจัยแสดงให้เห็นว่า พลาสตินยังคงทำงานมัดรวบอย่างแข็งขัน แม้ว่าจะไม่จำเป็นอีกต่อไปแล้วก็ตาม
การศึกษาชี้ให้เห็นว่ากิจกรรมของเอนไซม์ที่ผิดพลาดอย่างน้อยหนึ่งกิจกรรมอาจนำไปสู่ปัญหานี้ แต่จำเป็นต้องมีการทำงานมากกว่านี้เพื่อทำความเข้าใจกลไกที่อยู่เบื้องหลังการสลับระหว่างโหมด “workaholism” และ “วันหยุดสุดสัปดาห์”
“เราจำเป็นต้องรู้ข้อมูลนี้เพื่อที่เราจะสามารถหาวิธีควบคุมพลาสตินได้” ผู้เขียนอาวุโส Dmitri Kudryashovรองศาสตราจารย์ด้าน เคมีและชีวเคมีแห่งมหาวิทยาลัยโอไฮโอสเตตกล่าว
“เนื่องจากพลาสตินเกี่ยวข้องกับโรค เราจึงเห็นอาการของมัน แต่เราไม่รู้ว่าการกลายพันธุ์นำไปสู่โรคได้อย่างไร ในมะเร็งหรือปฏิกิริยาภูมิต้านตนเองบางอย่าง การรู้แน่ชัดว่าพลาสตินทำอะไรและควบคุมการทำงานของมันอย่างไรอาจเป็นประโยชน์อย่างมาก หากเราสามารถยับยั้งโปรตีนนี้ในมะเร็งได้ มีแนวโน้มที่เซลล์จะแพร่กระจายน้อยลง”
การศึกษาเผยแพร่ทางออนไลน์วัน นี้(19 พฤษภาคม 2022) ในวารสาร Nature Structural & Molecular Biology
Plastins ได้รับการอนุรักษ์อย่างดี ซึ่งหมายความว่ามีอยู่และมีหน้าที่เหมือนกันในสิ่งมีชีวิตต่างๆ ตั้งแต่ยีสต์ไปจนถึงมนุษย์ โครงสร้างผลึกได้รับการแก้ไขแล้วสำหรับพลาสตินในยีสต์และพืช แต่การศึกษานี้เป็นหนึ่งในงานชิ้นแรกที่ระบุลักษณะโครงสร้างและหน้าที่ของพลาสตินของมนุษย์โดยใช้การผสมผสานระหว่างชีววิทยาของเซลล์ ชีวเคมี และเทคนิคกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบใช้ความเย็น
มีสมาชิกในครอบครัวสามคน ได้แก่ พลาสติน 1, 2 และ 3 และแม้ว่าพลาสตินจะส่งผลต่อเซลล์ต่างๆ ในร่างกาย แต่เชื่อว่าพฤติกรรมโดยรวมของพวกมันจะสอดคล้องกัน
แอกตินเป็นโปรตีนจำนวนมากที่เกี่ยวข้องกับการช่วยให้เซลล์รวมตัวกันเป็นเนื้อเดียวกัน รักษารูปร่าง แบ่งตัว และโยกย้าย เมื่อแอกตินประกอบกันเป็นเส้นหรือเส้นใยก่อตัวเป็นเซลล์ พวกมันจำเป็นต้องรวมกลุ่มกันเพื่อให้มีประสิทธิภาพมากขึ้น Plastin เป็นโปรตีนชนิดหนึ่งที่รวมแอกติน
Plastins ได้รับการกำหนดค่าด้วยสองตำแหน่งการผูกที่คล้ายกันซึ่งแต่ละแห่งสามารถผูกกับเส้นใยแอกตินได้ แต่โดเมนที่มีผลผูกพันเหล่านี้ยังมีความสัมพันธ์ที่แน่นแฟ้นซึ่งกันและกัน และเมื่อพวกมันเชื่อมต่อกันอย่างแน่นหนา พวกมันก็สามารถเชื่อมต่อกับแอกตินได้เพียงเล็กน้อยเท่านั้น การเชื่อมต่อด้วยวิธีนี้เพียงพอเมื่อกลุ่มของพลาสตินถูกยึดเกาะอย่างอ่อนที่ตำแหน่งต่างๆ ตามแนวเส้นใย และยังช่วยให้สามารถรีไซเคิลพลาสตินระหว่างตำแหน่งต่างๆ ของเซลล์ได้ ในโหมดนี้ พลาสตินสามารถเพลิดเพลินกับความสมดุลระหว่างชีวิตและการทำงานที่เอื้อต่อเวลาของ “ครอบครัว”
ภายใต้เงื่อนไขบางอย่าง โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อเซลล์เริ่มย้าย แอกตินที่ถูกผลักไปตามทิศทางการเคลื่อนที่ของเซลล์จะอยู่ในลักษณะที่เป็นระเบียบน้อยกว่า ซึ่งต้องมีการเชื่อมต่อเอกพจน์ที่แข็งแกร่งกับพลาสติน ซึ่งหมายความว่าโดเมนที่ยึดเกาะของพลาสตินจะต้องแยกออกจากกันเพื่อสร้างสิ่งนั้น พันธะที่แข็งแกร่งกับแอกติน ยังไม่ทราบแน่ชัดว่าปัจจัยใดที่กระตุ้นให้เกิดความหลุดพ้นนี้
Kudryashov กล่าวว่า “โปรตีนชนิดเดียวกันนี้สามารถเปลี่ยนจากโหมดหนึ่งไปสู่อีกโหมดหนึ่งได้ขึ้นอยู่กับความต้องการของเซลล์
ในที่สุด แอกตินที่เคลื่อนตัวออกจากขอบนำของเซลล์ไม่ต้องการพันธะพลาสตินที่แข็งแรงอีกต่อไป และพลาสตินที่เคลื่อนเข้าหาศูนย์กลางของเซลล์จะกลับสู่การก่อตัว “สุดสัปดาห์” ด้วยตัวเองและถูกรีไซเคิลกลับไปที่ด้านหน้าของเส้นเพื่อมัดรวม การกระทำที่นั่น
นักวิจัยแนะนำการกลายพันธุ์ของพลาสตินที่เลียนแบบการเปลี่ยนแปลงระดับโมเลกุลที่ตรวจพบในเซลล์มะเร็ง การเปลี่ยนแปลงนี้ทำให้ไซต์ที่ยึดพลาสตินหลุดออกไปเป็นเวลานาน และพลาสตินไม่ได้รับการรีไซเคิล พวกเขาเพียงแต่พยายามรวมกลุ่มแอกตินที่ไม่จำเป็นต้องรวมเข้าด้วยกันอีกต่อไป การค้นพบนี้ชี้ให้เห็นว่าการที่พลาสตินไม่ตอบสนองต่อสิ่งที่เซลล์ต้องการอาจมีผลกระทบที่ไม่พึงประสงค์ตามมา
Elena Kudryashovaผู้ร่วมวิจัยด้านเคมีและชีวเคมีแห่งรัฐโอไฮโอกล่าวว่า “นี่คือเหตุผลว่าทำไมการมีส่วนร่วมในโหมดต่างๆ จึงเป็นเรื่องสำคัญ เพราะสถานการณ์ในเซลล์มีการเปลี่ยนแปลง”
ข้อสังเกตเหล่านี้ทำขึ้นในพลาสติน 2 งานในอนาคตจะมุ่งเน้นไปที่การชี้แจงว่าพลาสติน 1 และ 3 ทำหน้าที่ในลักษณะเดียวกันหรือไม่ และพิจารณาว่า “ผู้ร่วมงาน” ในเซลล์ของพลาสตินมีส่วนร่วมในการควบคุมการทำงานของโปรตีนหรือไม่และอย่างไร
งานนี้ได้รับการสนับสนุนจาก National Institute of General Medical Sciences และ Pelotonia Graduate Fellowship Award ที่ The Ohio State University Comprehensive Cancer Center
ผู้เขียนร่วม ได้แก่ Christopher Schwebach และ Richa Agrawal อดีตรัฐโอไฮโอ และ Weili Zheng และ Edward Egelman แห่งมหาวิทยาลัยเวอร์จิเนีย
