iPon Hírek

A fehérjék titkos élete

Dátum | 2014. 04. 14.
Szerző | Jools
Csoport | EGYÉB

2006-ban a Harvard molekuláris és sejtbiológiai intézetének kutatói és az Xvivo nevű tudományos animációkat készítő cég munkatársai lenyűgöző kisfilmmel álltak elő a sejtek belső életéről: megmutatták, hogy milyen lenne, ha molekuláris méretre zsugorodva beléphetnénk egy sejt belsejébe, és körbepillanthatnánk abban. A három perces animáció óriási sikernek bizonyult, világszerte rengeteg múzeumban, oktatási intézményben és ismeretterjesztő műsorban közölték le, hiszen az addigi legvalóságosabb képet mutatta arról, hogy milyen működések is zajlanak testünk építőköveinek mélyén. A kutatók és az animátorok a kisfilmben egy immunsejt életébe nyújtanak bepillantást. A sejt az ér falán gördülve halad megszokott útján, amikor a közelben gyulladás jeleit érzékeli. Ezen a ponton lépünk be a sejt belsejébe, ahol delfinekként úszó jelzőmolekulák továbbítják a belső rendszerek felé a kívülről érkező jeleket. Gének aktiválódnak, és új proteinek kezdenek épülni, amelyeket a sejt vezikulákba csomagol. Az egyik kész csomagot egy kinezin nevű, igásállatra emlékeztető protein vontatja helyére egy molekuláris kábel mentén. Amikor a vezikula eléri célpontját, szabadjára engedi rakományát. Az új protein megállítja a sejtet, és megváltoztatja annak alakját. Az immunsejt laposabbá válik, és átcsusszan a véredény falát alkotó sejtek közt, hogy közelebb kerülhessen a fertőzés helyéhez.
A kisfilmet látva könnyű elfelejteni, hogy nem egy mikroszkopikus méretű kamera felvételei alapján készült. Az animáció rendkívül valósághű, ugyanakkor a készítőknek kompromisszumokat kellett kötniük, és precízen meg kellett választaniuk, hogy pontosan mit is akarnak megmutatni. A legfőbb különbség a videón látható sejt és a valóság közt, hogy a tényleges sejtek jóval zsúfoltabbak, magyarázza Michael Astrachan, az Xvivo kreatív igazgatója. Alain Viel, a harvardi BioVisions munkatársának elmondása szerint az élő sejtek belseje leginkább egy metróállomás peronjára hasonlít a reggeli csúcsforgalom idején. A tömeg akkora, hogy gyakran az érkező szerelvény megpillantása is lehetetlennek tűnik. Annak érdekében tehát, hogy a sejten belüli folyamatok követhetőek legyenek, Viel és kollégái egyrészt jelentősen „megritkították” a fehérjéket, jelentős üres tereket hagyva a sejt belsejében, másrészt a valóságosnál jóval lomhábbnak, stabilabbnak mutatták a proteineket. Az igazi fehérjék folyamatosan izegnek-mozognak: energiát vesznek fel a beléjük ütköző vízmolekuláktól, más proteinekbe ütköznek bele, és ide-oda pattognak a sejtben található membránok közt. Két évvel ezelőtt a BioVisions és az Xvivo szakértői úgy döntöttek, hogy kisfilmjük folytatásában ezt a kaotikus komplexitást igyekeznek megjeleníteni. Egy olyan sejtet akartak a nézők szeme elé tárni, amelyben realisztikusabb a fehérjék sűrűsége, és ezek a valóságnak megfelelően mozognak. Ahogy előre sejthető volt, a kutatók óriási fába vágták a fejszét, hiszen a valóságosság érdekében minden egyes molekula és annak alrészeinek mozgását külön kellett modellezni, majd a hatalmas adatmennyiséget vizuálisan megjeleníteni az Xvivo számítógépeinek segítségével. Ahhoz, hogy a néző különbséget tudjon tenni a molekulák közt, az animátoroknak ki kellett választaniuk a megfelelő színeket és árnyalatokat, majd ezeket ráhelyezni az izgő-mozgó formákra.
A gigászi erőfeszítés végeredménye a fehérjék „mindennapjaiba” enged betekintést. A készítők új kisfilmjében egy idegsejt belsejébe lépünk be egy membráncsatornán keresztül, hogy rögtön azon a bizonyos metróállomáson találjuk magunkat. A fehérjék tömegén átvergődve a proteaszómához, a sejt hulladékmegsemmisítő szervéhez érünk, amely a sérült proteineket szedi darabokra, hogy azok alapelemeiből új molekulák épülhessenek. Kicsit később ismét működés közben láthatjuk a kinezint, amely ezúttal azonban egyáltalán nem egy nyugodt igavonóra hasonlít: mozdulatai kaotikusak, véletlenszerűek. Szabályos időközönként egy-egy aprócska, üzemanyagot szállító molekula kapcsolódik a kinezin egyik „lábához”, energiát közölve azzal. A láb erre elengedi a molekuláris kábelt, és vad táncba kezd, megrántva a másik, lehorgonyzott lábat, és előre lendítve a vontatott vezikulát. Idővel aztán a láb újra megtalálja a kábelt, és rákapcsolódik arra, egy kisebb lépéssel előrébb juttatva terhét. Az új animáció kiváló képet ad a sejt belső működéséről, és segít megérteni, miért is olyan veszélyesek a fehérjék szerkezetét befolyásoló betegségek. Míg a 2006-os első részben úgy tűnhet, hogy a sejt alegységei és molekulái beszabályozott rendben léteznek, és egy komplikált, de minden lépésében végiggondolt táncot hajtanak végre, a második rész megmutatja, hogy a sejten belül szó sincs precíz mozdulatokról. Káosz és vad tülekedés uralkodik, amelyben azonban időről időre összetalálkoznak egymással a működés biztosításához szükséges elemek. Ahogy az egyik kutató megfogalmazta, hihetetlennek tűnik, hogy mindez egy működő rendszert alkot.
Új hozzászólás írásához előbb jelentkezz be!