مطالعه مکانیسم پشت مونتاژ الیگومری یک پروتئین حاوی دامنه BAR را نشان می دهد.

غشای سلولی با خدمت به عنوان واحدهای نگهدارنده و جداسازی فضای داخلی سلولی از محیط خارج سلولی نقش مهمی ایفا می کنند. پروتئین ها با واحدهای عملکردی مشخص نقش کلیدی در تسهیل تعاملات پروتئین-غشاء دارند. به عنوان مثال، پروتئین های دامنه “Bin-Amphiphysin-Rvs” (“BAR”) در تنظیم انحنای غشای سلولی نقش دارند. این خمیدگی فیزیکی غشای سلولی به سلول ها کمک می کند تا فرآیندهای مختلف بیولوژیکی مهمی مانند اندوسیتوز و تحرک سلول را انجام دهند. اگرچه پروتئین های BAR با جمع شدن در واحدهای الیگومری بسیار مرتب، انحنای غشاء را هدایت می کنند، مکانیسم اصلی تنظیم کننده این پدیده تا حد زیادی ناشناخته باقی مانده است.

اکنون، یک مطالعه توسط محققان ژاپنی مکانیسمی را نشان داد که مونتاژ الیگومری یک پروتئین حاوی دامنه BAR را بر روی سطوح غشاء به حرکت در می‌آورد. این مطالعه که در مجله منتشر شده است پیشرفت علمتوسط Shiro Suetsugu، Wan Nurul Izzati Wan Mohamad Noor، و Nhung Thi Hong Nguyen از موسسه علم و فناوری نارا (NAIST) رهبری می شد.

سوئتسوگو در مورد این مطالعه می گوید: “تعداد نسبتاً کم دامنه های BAR الیگومری روی لوله های غشایی باریک، تجزیه و تحلیل مجموعه آنها را دشوار می کند. بنابراین ما از نظارت بر انتقال انرژی تشدید فلورسانس برای تجزیه و تحلیل مجموعه الیگومری پروتئین GAS7 حاوی F-BAR استفاده کردیم، زیرا GAS7 الیگومری به بزرگتر از دیگران.”

برای روشن کردن مکانیسم درگیر در مونتاژ GAS7 روی سطوح غشایی، محققان از تکنیکی به نام انتقال انرژی تشدید فلورسانس (FRET) استفاده کردند. در این روش، محققان واحدهای GAS7b را با برچسب‌های پروتئینی فلورسنت برای نظارت بر بزرگی و زمان مونتاژ GAS7 برچسب‌گذاری کردند. مشاهده انتشار فلورسانس نشان داد که مونتاژ GAS7 روی سطوح غشای لیپیدی یک فرآیند سریع بود و در عرض چند ثانیه شروع شد. این فرآیند با حضور چندین پروتئین، از جمله پروتئین سندرم Wiskott-Aldrich (WASP)/N-WASP، WISH، Nck، GTPase Cdc42 کوچک فعال شده و یک گیرنده فاگوسیتیک متصل به غشاء تقویت شد.

مونتاژ GAS7 روی غشاء نیز با میکروسکوپ و با استفاده از وزیکول های غشایی غول پیکر مورد بررسی قرار گرفت. اگر الیگومریزه نشود، پروتئین باید به طور یکنواخت به غشاء متصل شود، اما GAS7 به وضوح در قسمتی از غشاء انباشته شده است، که مجموعه الیگومری را با حضور آن پروتئین ها نشان می دهد (شکل).

این تیم بیشتر نقش WASP را در مونتاژ GAS7 مورد بررسی قرار داد. WASP در بیماران مبتلا به سندرم Wiskott-Aldrich که با اختلالات ایمونولوژیک مختلف همراه است، دچار جهش می شود. در این راستا، محققان مشاهده کردند که مونتاژ تنظیم شده GAS7 توسط جهش های WASP هر دو لغو شد. درونکشتگاهی و همچنین در طی فاگوسیتوز (غشاء سلولی ذرات بزرگ را در بر می گیرد). به گفته محققان، مورد دوم قابل توجه بود، زیرا GAS7 در فاگوسیتوز نقش دارد. بنابراین، تجزیه و تحلیل ها توضیحی برای فاگوسیتوز معیوب که در ماکروفاژها از بیماران مبتلا به سندرم Wiskott-Aldrich مشاهده می شود، ارائه کردند.

در نتیجه، WASP، Cdc42 و پروتئین‌های دیگری که معمولاً به پروتئین‌های ابرخانواده دامنه BAR متصل می‌شوند، تجمع GAS7 را بر روی غشاهای لیپیدی ترویج می‌کنند. علاوه بر این، مونتاژ دامنه BAR روی سطوح غشایی به عنوان یک “داربست” یا پلت فرم برای اتصال پروتئین های دیگر عمل می کند که سیگنال دهی پروتئین را در زیر سطح تسهیل می کند. سوئتسوگو با جمع بندی نتایج نتیجه می گیرد:از آنجایی که پروتئین WASP معمولاً به ابرخانواده پروتئین های BAR متصل می شود، مکانیسم مونتاژ مشاهده شده در اینجا احتمالاً برای سایر پروتئین های BAR نیز عمل می کند. ما معتقدیم که مطالعه ما اطلاعات مهمی را برای مطالعات تشکیل شکل سلولی و مطالعات میعان پروتئین ارائه می دهد.”