Een internationaal team van onderzoekers, geleid door de Universiteit van Massachusetts Amherst, heeft onlangs aangekondigd in het tijdschrift Current Biology dat een amoebe genaamd Naegleria meer verschillende reeksen tubulines heeft ontwikkeld, die worden gebruikt voor specifieke cellulaire processen, dan eerder werd gedacht. Hun inzicht heeft tal van implicaties, die variëren van het ontwikkelen van behandelingen voor hersenetende infecties tot een beter begrip van hoe het leven op aarde zo'n enorme diversiteit heeft ontwikkeld.

Een groot deel van het leven op aarde is afhankelijk van een reeks polymeren, microtubuli genaamd, bestaande uit tubuline, om een ​​breed scala aan taken in hun cellen uit te voeren. Deze microtubuli zijn als de 2x4s van de cel en worden bij alles gebruikt, van het helpen van de cel om te bewegen tot het transporteren van voedsel en afval in de cel en het geven van structurele ondersteuning aan de cel.

Microtubuli helpen ook bij mitose, dat is wanneer een enkele cel zich in tweeën deelt door eerst zijn chromosomen te dupliceren en vervolgens elke set naar tegenovergestelde zijden van de cel te trekken voordat hij zichzelf in tweeën deelt. Een van de belangrijkste momenten in mitose is wanneer een spil, bestaande uit microtubuli, de chromosomen vastgrijpt en helpt ze te scheiden in twee identieke sets.

Dit is waar Naegleria om de hoek komt kijken. Biologen wisten al eerder dat Naegleria een specifiek soort tubuline gebruikt tijdens mitose. Maar de nieuwe studie, geleid door Katrina Velle, een postdoc in de biologie aan UMass Amherst en de hoofdauteur van het artikel, toont aan dat Naegleria ook drie extra verschillende tubulines gebruikt, specifiek tijdens mitose. Eén paar tubulines wordt alleen gebruikt tijdens mitose, terwijl het andere, de flagellate tubuline, gespecialiseerd is in cellulaire beweging. De auteurs van de studie vergeleken vervolgens de tubulines en de structuren die ze bouwen met elkaar en die van meer algemeen bestudeerde soorten.

De implicaties van dit werk zijn opwindend en variëren van praktisch tot theoretisch. Het team bestudeerde bijvoorbeeld een soort Naegleria, Naegleria gruberi, die nauw verwant is aan Naegleria fowleri - een amoebe die je hersenen kan opeten. "Als we de basisbiologie van Naegleria kunnen begrijpen", zegt Velle, "kunnen we leren hoe we het kunnen doden door medicijnen te bedenken die zich richten op de unieke tubulines van de amoebe."

Maar Naegleria helpt ons ook de basisregels te begrijpen die het leven op aarde beheersen. "Alle organismen moeten zichzelf repliceren", zegt Lillian Fritz-Laylin, hoogleraar biologie aan UMass Amherst en senior auteur van het artikel. "We weten hoe de replicatieprocessen voor sommige cellen werken, maar er is een enorme verzameling die we niet begrijpen. Naegleria laat ons de regels testen die wetenschappers hebben bedacht om te zien of ze hier gelden."

Om hun onderzoek uit te voeren, vertrouwde het team gedeeltelijk op de ultramoderne microscopie-apparatuur van UMass Amherst's Institute for the Applied Life Sciences (IALS), dat diepgaande en interdisciplinaire expertise combineert van 29 afdelingen op de UMass Amherst-campus om te vertalen fundamenteel onderzoek naar innovaties die de gezondheid en het welzijn van de mens ten goede komen. Het team kweekte de Naegleria-cellen, kleurde ze met verschillende chemicaliën zodat de tubulines zouden gloeien, en nam vervolgens 3D-foto's met extreem hoge resolutie, waarmee ze de verschillende microtubuli-structuren konden meten, tellen en analyseren.

"Ik heb het grootste deel van mijn carrière besteed aan het bestuderen van de mitotische spindels van meer algemene cellen, zoals cellen van zoogdieren", zegt Patricia Wadsworth, hoogleraar biologie aan UMass Amherst en een van de senior auteurs van het artikel. "De hulpmiddelen van de moderne biologie stellen ons in staat om meer diverse cellen te onderzoeken, zoals Naegleria, die in sommige opzichten vergelijkbaar is, maar ook heel anders."

"Mensen denken vaak aan technologie die de wetenschap aanstuurt", zegt Fritz-Laylin. "Maar in dit geval zijn de vragen die we proberen te beantwoorden zo fundamenteel voor hoe het leven op aarde werkt, en zo interessant voor zoveel wetenschappelijke specialiteiten, dat we een internationaal team van verschillende experts moesten samenstellen. In dit geval was samenwerking , teamwork en effectieve communicatie dreven de wetenschap."