Βιολογία

Για να φτιάξει πρωτεΐνες ένα κύτταρο, πρέπει πρώτα ο πυρήνας να αποστείλει τις απαραίτητες οδηγίες. Μόλις πάψουν να είναι χρήσιμες οι γενετικές αυτές πληροφορίες, καταλήγουν απενεργοποιημένες σε κάποιες αποθήκες του κυττάρου, γνωστές ως σωμάτια επεξεργασίας (σωμάτια P). Τα τελευταία δεδομένα δείχνουν ότι τα σωμάτια αυτά δεν αποτελούν απλώς έναν κάδο απορριμμάτων, όπως πιστευόταν, αλλά οργανίδια τα οποία ρυθμίζουν τη λειτουργία του κυττάρου μέσα από τη συσσώρευση, τη σίγαση, αλλά και την επανενεργοποίηση των μηνυμάτων.

Το αγγελιαφόρο RNA, ή mRNA, «αναμεταδίδει» γενετικές οδηγίες από το DNA στα ριβοσώματα, όπου και μεταφράζονται σε πρωτεΐνες. Η διαγραφή των παρωχημένων μηνυμάτων mRNA κρίνεται απαραίτητη ώστε να μην υπάρχει σύγχυση με τις νεότερες οδηγίες, εξηγεί ο Roy Parker του Πανεπιστημίου της Αριζόνας. Το 2003, εκείνος και η ομάδα του σήμαναν με φθορίζοντες δείκτες 6 ένζυμα που εμπλέκονται στην καταστροφή τού mRNA. Χρησιμοποιώντας κύτταρα ζύμης, παρατήρησαν ότι όλα τα ένζυμα συγκεντρώνονταν στις ίδιες περιοχές του κυτταροπλάσματος. Επιπλέον, σε κύτταρα στα οποία τα mRNA είχαν τροποποιηθεί τεχνητά, ώστε να μην διασπώνται, τα μόρια αυτά «κουβαριάζονταν» στις ίδιες θέσεις με τα ένζυμα, επιβεβαιώνοντας ότι τα RNA πηγαίνουν στα σωμάτια P για να πεθάνουν.

Από αρκετά νωρίς, οι επιστήμονες υποψιάζονταν ότι τα σωμάτια P δεν αποτελούν απλώς θέσεις καταστροφής. Για παράδειγμα, η Dhh1p, μια πρωτεΐνη η οποία αποδομεί το RNA και εντοπίζεται στα σωμάτια P της ζύμης, είναι γνωστό εδώ και χρόνια ότι αποτελεί ένα από τα βασικά συστατικά κοκκίων των ζωικών ωοκυττάρων. Τα κοκκία αυτά αποθηκεύουν μόρια mRNA από τις μητέρες· τα mRNA απελευθερώνονται μετά τη γονιμοποίηση, συμβάλλουν στην παραγωγή πρωτεϊνών και καθοδηγούν ένα μεγάλο μέρος της ανάπτυξης του πρώιμου εμβρύου. Αποθηκευτικά κοκκία mRNA απαντούν επίσης στους νευρώνες, ενώ πιστεύεται ότι συνεισφέρουν και στο σχηματισμό της μνήμης. Τα συγκεκριμένα κοκκία εντοπίζονται κοντά στις συνάψεις, ενώ τα mRNA που απελευθερώνονται από αυτά ενδυναμώνουν τις συναπτικές συνδέσεις.

Κατά τους προηγούμενους μήνες, τα πειράματα του Parker επιβεβαίωσαν τις υποψίες για τη χρησιμότητα των σωματίων P. Βρέθηκε, λοιπόν, ότι τα οργανίδια μπορούν, για παράδειγμα, να αποθηκεύσουν το mRNA και να το «απελευθερώσουν» μετέπειτα στο κυτταρόπλασμα, ώστε να παραχθούν πρωτεΐνες. Σε μια δημοσίευσή τους στο περιοδικό Science, ο Parker και οι συνεργάτες του αναφέρουν ότι, όταν στερούσαν από κύτταρα ζύμης τη γλυκόζη, η παραγωγή πρωτεϊνών σταματούσε, κάτι που είχε ως αποτέλεσμα την ελάττωση του αριθμού των πολυσωμάτων (πολλά ριβοσώματα τα οποία μεταφράζουν ταυτόχρονα 1 μόριο mRNA) και αυξημένη μεταφορά mRNA στα σωμάτια P. Όμως, αντί να καταστραφούν, τα mRNA απλώς αποθηκεύονταν. Όταν επανέφεραν στα κύτταρα τη γλυκόζη, ο αριθμός των πολυσωμάτων αυξανόταν και τα mRNA έπαυαν να είναι συγκεντρωμένα στα σωμάτια P, επανέρχονταν δηλαδή στην ενεργό δράση.

Τα σωμάτια P των θηλαστικών «είναι σαφώς πιο πολύπλοκα», λέει ο Parker. Εκείνος και οι συνεργάτες του ανακάλυψαν ότι τα σωμάτια P των θηλαστικών συγκεντρώνουν τις πρωτεΐνες Argonaute 1 και 2, οι οποίες εμπλέκονται στο μηχανισμό της παρέμβασης RNA. Με το μηχανισμό αυτό, τα κύτταρα παράγουν μικρές αλληλουχίες RNA οι οποίες είτε αναστέλλουν (ή καταστρέφουν) συγκεκριμένα mRNA που θα αλλοίωναν τη συμπεριφορά τους είτε παρέχουν προστασία έναντι ιικών εισβολών. Η έκφραση του 1/3 περίπου του ανθρώπινου γονιδιώματος μπορεί να ρυθμιστεί με παρέμβαση RNA, εξηγεί ο μοριακός βιολόγος John Rossi του Ερευνητικού Ινστιτούτου Beckman της Πόλης της Ελπίδας στο Ντουάρτε της Καλιφόρνιας, και από τις μελέτες των δύο ομάδων «προκύπτει ότι τα σωμάτια P παίζουν κατά πάσα πιθανότητα σημαντικό ρόλο όσον αφορά την παρέμβαση RNA».

Η πρωταρχική λειτουργία των σωματίων P φαίνεται ότι είναι η ρύθμιση της μετάφρασης μέσω της κατακράτησης και της απελευθέρωσης των mRNA. «Η επαναχρησιμοποίηση παλιών μορίων είναι πιο γρήγορη και πιο αποτελεσματική από την παραγωγή νέων», τονίζει ο Rossi. Ο Parker πιστεύει ότι ο ρόλος των σωματίων P ως κατακερματιστές των mRNA αναπτύχθηκε αρκετό καιρό μετά την αρχική τους εμφάνιση, όταν τα κύτταρα «ανακάλυψαν» ότι μπορεί να αποκομίζουν οφέλη από την καταστροφή των παλιότερων mRNA.

Πολλά μας διαφεύγουν σχετικά με τα σωμάτια P και το εύρος των βιολογικών διεργασιών που μπορεί να επηρεάζουν. Ο Parker και οι συνάδελφοί του αναπτύσσουν μια θεωρία σύμφωνα με την οποία τα σωμάτια P αποτελούν τον πρόγονο πολλών άλλων αποθηκευτικών κοκκίων mRNA, καθώς και «ένα θεμελιώδες τμήμα όσον αφορά τον έλεγχο των γονιδίων από τα κύτταρα».

Επιστημονικά Νέα - Φεβρουάριος, 2006