Elk levend organisme drukt fijne cellulaire uitsteeksels uit die bekend staan ​​​​als trilhaartjes. Flagellaten hebben ze nodig om te bewegen, rondwormen om voedsel te vinden, en sperma om naar het ei te bewegen. Cilia vormen fijne beschermende haartjes in de longen en spelen een cruciale rol bij de differentiatie van organen in embryo's. Een onderzoeksteam van de Technische Universiteit van München (TUM) heeft nu het eiwitcomplex gereconstrueerd dat verantwoordelijk is voor het transport binnen de trilharen, die een beslissende rol spelen in hun functioneren.

Deze uitwassen van eukaryote cellen zorgen er zelfs voor dat het menselijk hart op de juiste plaats terechtkomt:trilhaartjes regelen de orgaanontwikkeling van de groeiende foetus. "Deze multifunctionaliteit is absoluut fascinerend, " zegt Dr. Zeynep Ökten, biofysicus bij de afdeling Natuurkunde van de Technische Universiteit van München.

Pas de laatste jaren is het belang van trilhaartjes voor signaaltransductie erkend. "Daten, we weten heel weinig over welke biochemische processen de verschillende functies beheersen. Dit maakt het begrijpen van de basismechanismen nog belangrijker, ’ zegt de wetenschapper.

De wetenschapper houdt een glasplaat vast met dunne, met vloeistof gevulde haarvaten tot aan het licht. Er is niet veel te zien - alleen een transparante vloeistof. Alleen onder een fluorescentiemicroscoop wordt de beweging van met kleurstof gemarkeerde verbindingen zichtbaar als groene stippen, allemaal in één richting strevend. Als op een snelweg, de transporteiwitten migreren langs de dunne kanalen van de cilia. Maar hoe deze motoren worden gestart, is tot nu toe een mysterie gebleven. Daarom besloten Zeynep Ökten en haar team het eiwitcomplex te reconstrueren.

De bouwstenen van het eiwitcomplex komen voort uit het modelorganisme van het Caenorhabditis elegans aaltje. Het gebruikt zijn trilharen om voedsel te vinden en gevaren op te sporen. De biologen hebben al tientallen eiwitten geïdentificeerd die de functie van nematodentrilhaartjes beïnvloeden.

"Hier, de klassieke top-down benadering loopt tegen zijn grenzen aan omdat er te veel bouwstenen bij betrokken zijn, " legt Ökten uit. "Om het intra-flagellair transport te begrijpen, IFT in het kort, we hebben dus de tegenovergestelde benadering gekozen, individuele eiwitten en hun interacties van onderaf bestuderen."

De speld in een eiwithooiberg

Het werk leek op de spreekwoordelijke zoektocht naar de speld in een hooiberg. Een verscheidenheid aan moleculaire verbindingen kwam in het geding. Na maanden van experimenteren, de onderzoekers stuitten op een minimale combinatie van vier eiwitten. Zodra deze eiwitten samensmelten tot een complex, ze beginnen te migreren door de haarvaten van de monsterdrager.

"Toen we de beelden van de fluorescentiemicroscoop zagen, wisten we meteen:nu hebben we de puzzelstukjes gevonden die de motor starten, " herinnert Ökten zich. "Als slechts één van deze componenten ontbreekt, door een genetisch defect, bijvoorbeeld, de machines zullen falen - wat, vanwege het belang van de trilhaartjes, wordt weerspiegeld in een lange lijst van ernstige ziekten."