Mięśniopochodne egzofery wspierają kondycję reprodukcyjną - przełomowe osiągnięcia w badaniach nad egzoferami

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. Na przykład, 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. Ostatnio 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.

"Postawiliśmy hipotezę, że formowanie tak dużych pęcherzyków w celu usunięcia tylko niepożądanych składników komórkowych może nie być ich podstawową funkcją" - powiedział dr hab. Wojciech Pokrzywa, jeden z liderów prac badawczych.

Rzeczywiście, naukowcy z IIMCB, wraz ze współpracownikami z Instytutu IMol i IBB PAN, odkryli, że komórki mięśniowe robaków również mogą produkować egzofory. Co zaskakujące naukowcy odkryli, 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.

"Wykorzystanie najbardziej obfitej tkanki, jaką są mięśnie, do wspierania odżywiania kolejnego pokolenia poprzez egzofery jest przykładem sprytnej strategii reprodukcyjnej" - wyjaśnia
dr Michał Turek, jeden z liderów tej pracy badawczej, wcześniej postdoc w grupie kierowanej przez prof. Agnieszkę Chacińska, a obecnie kierownik grupy w IBB.

Podsumowując, badania te dowodzą, że obszerne egzofery mięśniowe maja nową rolę w reprodukcji, która wykracza daleko poza wydalanie toksycznych białek. „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 Universytecie Warszawskim.

”Co ciekawe, białka żółtkowe mogą być syntetyzowane w mięśniach kręgowców. Spekulujmy więc, iż rola egzoferezy mięśniowej we wspomaganiu rozwoju potomstwa jest ewolucyjnie zachowana”- spekulują Michal Turek i Wojciech Pokrzywa.

Schematyczne przedstawienie wyników badań. Mięśnie mogą wydalać zawartość komórkową przez duże egzofery.

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).

Przełomowe badania są tematem okładki sierpniowego wydania "EMBO reports" oraz sekcji News & Views.

okładka Embo Press

Artykuł: Michał Turek, Katarzyna Banasiak, Małgorzata Piechota, Nilesh Shanmugam, Matylda Macias, Małgorzata Alicja Śliwińska, Marta Niklewicz, Konrad Kowalski, Natalia Nowak, Agnieszka Chacinska, Wojciech Pokrzywa

DOI: https://doi.org/10.15252/embr.202052071  

baner z okładką EMBO Press