Cellens signalsystem synas

I kroppens alla celler pågår ständig aktivitet - ett sofistikerat system av olika processer som bland annat styr kommunikationen både mellan celler och inne i cellen. Alla levande celler uttrycker speciella "sensormolekyler", så kallade receptorer på sina ytor. De har till uppgift att känna igen och binda molekyler i cellens omgivning.

Mötet mellan receptorer på cellytan och sådana molekyler/ämnen får receptorerna att skicka signaler in i cellen. Detta kan i sin tur leda till en rad olika resultat - celltillväxt, elektriska signaler, frisättning av substanser och även celldöd.

Cellen har förmåga att både bryta ner och att bilda nya receptorer. När en receptor av en eller annan anledning inte längre behövs på cellytan måste den avlägsnas. Det sker genom en process som kallas endocytos. Att i detalj kartlägga hur detta går till är huvudspåret i professor Oleg Shupliakovs forskning. Studierna gäller vad som händer i nervceller - eller för att vara mer exakt - nervcellernas synapser, kontaktpunkterna mellan olika celler. Ett forskningsområde med stor relevans för att bättre förstå sjukdomar som cancer och olika neurodegenerativa sjukdomar.

- Det finns olika typer av endocytos, men för nervceller är den viktigast som har proteinet klatrin som huvudkomponent. Endocytosen används för att bland annat ta upp näringsämnen, för att föra in receptorer i cellen som styr kommunikation - och därigenom kunna stänga av signalering - samt för tillväxt av nervceller. Vi har flera modellsystem och genom att manipulera dem på olika sätt hoppas vi nå ökad kunskap på området, berättar Oleg Shupliakov.

Flerstegsprocess

Så kallad klatrinmedierad endocytos är en process, som sker i flera steg. Den innebär att cellen tar in receptorer från ytan i membranvesikler (små blåsor) som sedan bryts ner. För att beskriva processen mycket förenklat sätts den igång då klatrinmolekyler rekryteras till cellmembranet för att bilda ett slags "knoppar", täckta av klatrin. Så småningom klipps knopparna av från cellytan, bildar vesikler, som sedan tappar sitt klatrintäcke och transporteras bort för nedbrytning. En mängd olika proteiner och enzymer är involverade i detta.

- Genom att studera de mekanismer som styr bildandet av klatrintäckta membranblåsor i nervceller kan vi bättre förstå olika molekylära händelser som observerats vid sjukdomar i nervsystemet. På senare tid har flera studier visat på kopplingar mellan endocytos och neurodegenerativa sjukdomar.

Oleg Shupliakov berättar att internationella studier har visat på minskat uttryck av vissa endocytiska proteiner i hjärnan hos patienter med schizofreni och Alzheimers sjukdom, även om man ännu inte vet vilken betydelse detta har. Av andra studier har framkommit att en rubbning i vissa endocytiska processer inne i cellen kan leda till oönskad celldelning och därmed ökad risk för cancer.

Kombination av metoder

Den modell som forskargruppen använder mest är nejonögat vid sidan av bananfluga och mus. Nejonögat har mycket stora synapser, regioner i nervcellen, där det ofta sker klatrinmedierad endocytos. Där bildas mängder av klatrintäckta membranknoppar. Synapserna är tillräckligt stora för att tillåta mikroinjektioner av substanser som stör receptorupptaget från cellytan. Oleg Shupliakov utvecklar nu metoder för att kunna synliggöra hur proteiner rör sig i levande synapser och därefter analysera dynamiken.

- I andra system kan vi "knocka" bort ett visst protein eller del av ett protein, för att se hur det påverkar cellen och olika funktioner i cellen. Vi kan sedan studera resultaten med hjälp av konfokal- och elektronmikroskopi. Vi använder också antikroppar för att lokalisera proteiner som deltar i processen. Genom att kombinera olika metoder har jag i tidigare studier utrett funktionen av flera proteiner med nyckelroller i klatrinmedierad endocytos, säger Oleg Shupliakov.

Genom att studera kopplingen mellan endocytos och cellsignalering hoppas han att vi bättre ska förstå de cellulära och molekylära mekanismer som ligger till grund för i första hand neurodegenerativa sjukdomar och cancer. Majoriteten av dagens mediciner verkar genom att binda till olika cellreceptorer för att därmed stimulera eller förhindra vissa reaktioner. Ett viktigt mål är att ytterligare kartlägga de intracellulära processer som är en förutsättning för nya effektivare läkemedel.

Text: Ann-Marie Dock, publicerad i "Från Cell till Samhälle" 2007

Om forskningsämnet

Upptag av receptorer, mottagarmolekyler, i cellmembranet - så kallad receptormedierad endocytos - är en grundläggande mekanism som styr cellers funktion och utveckling. När denna inte fungerar kan det leda till cancer. Den typ av endocytos som använder proteinet klatrin som huvudkomponent är viktigast i nervceller. Genom att i detalj studera detta fenomen ökar förståelsen för molekylära företeelser som observerats vid olika sjukdomar i nervsystemet, bland annat neurodegenerativa sjukdomar.

Länkar

NeurovetenskapProfessor