Pași spre o nouă tehnologie pentru editarea genomului

Spre deosebire de alte organisme, plantele nu pot fugi, pur și simplu, atunci când de condițiile de mediu se înrăuțățesc. În schimb, plantele au și ele capacitatea de a reacționa la schimbarea mediului. Aceste reacții sunt inițial subtile; apar în celulele individuale. Plantele „mișcă” proteinele în interiorul acestor celule. Acest proces, cunoscut sub numele de transport de proteine, este fundamentul unui mecanism complex de răspuns biologic. În fiecare secundă din viața unei celule vegetale are loc o multitudine de transporturi de proteine. Dar cum coordonează celulele mișcările proteinelor? Cum celula "etichetează"corect proteina pentru transport și se asigură că ajunge la destinația dorită? 

    Prof. Erika Isono și colegi săi, biologi la Universitatea din Konstanz (Germania) efectuează cercetări pentru a răspunde la aceste întrebări. Ei au descoperit o functie necunoscuta până acum a proteinei SH3P2, care joaca un rol important în procesul de transport. Rezultatele cercetărilor au fost publicate recent în revista „Proceedings of the National Academy of Sciences” (PNAS).

    Proteinele din membrana plasmatică ce urmează a fi degradate sunt transportate în vacuole, cel mai mare compartiment din celula de plantă. Din acest motiv, calea de transport a unei proteine de la membrana plasmatică la vacuolă este una din căile majore de transport din cadrul unei celule vegetale. Celula a creat propriul sistem de transport pentru traficul de proteine: în pregătirea pentru transport, proteinele se înfundă ca vezicule împreună cu membranele înconjurătoare și sunt apoi "etichetate" pentru administrarea de proteine modificatoare speciale numite ubiquitine pentru a fi livrate la destinația de adresă. "La fel ca un pachet care urmează să fie expediat", spune Erika Isono. "Adresa destinatarului trebuie să fie scrisă prima dată pe pachet înainte de a fi trimisă prin poștă. Un scaner de coduri de bare citește apoi adresa și pachetul este transferat la următoarea oficiu poștal înainte de a ajunge la destinația finală. Un proces similar apare în celula plantei, în acest caz la nivel molecular:", a adăugat ea. „Cercetarea noastră este axată pe sistemul celular prin care adresa destinatarului este scrisă și scanată pe proteine. În loc de un scanner de coduri de bare, celula are proteine care se pot lega de moleculele ubiquitin. Odata ce acest lucru se întâmplă, celula poate identifica proteinele ca pe pachete si apoi sa le transporte.”, a detaliat domnis-sa descrierea.
    Moleculele de ubicuitină marchează proteina pentru transport. Cu alte cuvinte, acționează ca "eticheta de adresă" pentru un pachet de proteine. Proteinele de transport recunosc și leagă ubiquitina și duc transportul de marfă la destinația dorită – în vacuole, unde proteina poate fi degradată. Erika Isono și echipa ei examinează în prezent un pas crucial în acest proces de etichetare și transport: "Cercetarea noastră demonstrează că proteina SH3P2 poate identifica mai întâi și apoi se poate conecta la moleculele de ubiquitină. Am găsit dovezi că funcționează ca o proteină adaptor la ubiquitină ", explică Marie-Kristin Nagel, cercetătoare angrenată în acest proiect. Din punct de vedere figurativ, SH3P2 preia rolul unui scanner de coduri de bare. Detectează pachetul marcat cu ubiquitină și îl îndrumă către următoarea stație din cadrul rețelei de transport – așa-numita mașină ESCRT, prin care ajunge apoi la vacuolă. "Proteina SH3P2 a fost cunoscută anterior pentru rolurile sale în autofagie (reciclarea componentelor celulare) și în diviziunea celulară", arată Marie-Kristin Nagel.
    O proteină suplimentară joacă un rol deosebit în acest proces și în cercetările actuale efectuate de biologii din Konstanz – așa-numita proteină AMSH. AMSH este o enzimă care are capacitatea de a elimina ubiquitina. "Funcția exactă în această parte a stadiului de transport nu este încă complet înțeleasă. Presupunem totuși că AMSH ar putea juca un rol în reciclarea proteinelor ", explică Nagel. "Ipoteza noastră este că AMSH elimină ubiquitina." Eticheta este detașată și pachetul de proteine este returnat expeditorului. Acum, fără o adresă de expediere, proteina nu poate fi preluată în vacuole pentru a fi degradată. În schimb, aceasta este returnată la membrana plasmatică.”
    Importanța acestor descoperiri este considerată a fi „crucială”, pentru că ar putea sta la baza unei noi tehnologii de editare a genomului, cu o mare precizie.
    Articolul original este disponibil pe www.uni-konstanz.de/en/university/news-and-mediannouncements/news/news-in-detail/versandwege-der-zelle/ 

O fotografie poate fi descarcată de pe link-ul https://www.uni-konstanz.de/fileadmin/pi/fileserver/2017/Isono_Nagel.jpg