Nowe organellum komórkowe

Organelle – na przykład mitochondria czy aparaty Golgiego - to wyspecjalizowane podjednostki komórki, z których każda spełnia określone zadanie. Odkrycia nowego organellum dokonali biolodzy z Politechniki Federalnej w Zurychu (ETH).

Eksklusom to swego rodzaju pojemnik, zawierający plazmidy, czyli pierścieniowe cząsteczki DNA. Może być prekursorem dzisiejszego jądra komórkowego eukariontów, to znaczy organizmów, których komórki zawierają jadro komórkowe mieszczące w sobie DNA zorganizowane w postaci chromosomów.

Jak wykazali naukowcy z Zurychu, komórki ssaków rozpoznają, grupują, sortują i utrzymują pozachromosomalne DNA z dala od chromosomalnego DNA. Sugeruje to, że istnieje autonomiczny system obrony genomu komórki, który pozwala odróżnić własne, potrzebne DNA, od obcego lub prawdopodobnie już nieprzydatnego i usunąć niepotrzebne DNA z jądra komórkowego.

Część plazmidów, które trafiają do eksklusomu, pochodzi spoza komórki, natomiast inne – zwane pierścieniami telomerowymi – z końcówek chromosomów, czyli telomerów. Szczególnie w niektórych komórkach nowotworowych fragmenty DNA z telomerów są regularnie odcinane i łączą się, tworząc pierścienie. Nieusunięte w porę plazmidy teoretycznie mogłyby osadzić się w chromosomach lub – w przypadku pochodzących od wirusów czy bakterii - ulec translacji na szkodliwe dla funkcjonowania komórki białka.

Funkcje spełniane przez eksklusom nie zostały jeszcze poznane. Dr Ruth Kroschewski, która koordynowała badania, uważa, że eksklusom może odgrywać rolę w komórkowej pamięci immunologicznej. Od wielu lat biolodzy na całym świecie badają specjalne białko, które przyczepia się do DNA, także białka w formie plazmidu. W ten sposób prawdopodobnie uruchamia kaskadę sygnałową, która pobudza komórki do wytwarzania i uwalniania substancji przekaźnikowych stanu zapalnego. Informują one organizm, że może występować problem związany z patogenem, takim jak wirus, który uzasadnia reakcję immunologiczną.

Kroschewski i jej zespół uważają za możliwe, że białko, o którym mowa, przyczepia się do pierścieni DNA znajdujących się w ekslusomie, co powoduje długotrwałe złudzenie infekcji. „Organizm otrzymuje sygnał, że problem nadal istnieje” – powiedziała badaczka. W takiej sytuacji układ odpornościowy nie ma innego wyboru, jak tylko zareagować na przekaźnik stanu zapalnego. „A ponieważ prozapalna kaskada sygnalizacyjna nie ustępuje, ale trwa, może to ułatwić reakcje autoimmunologiczne, takie jak toczeń rumieniowaty układowy” – wyjaśniła autorka.

Jak przypuszcza Kroschewski, początki eksklusomu sięgają wczesnego etapu ewolucji, kiedy pojawiły się eukarionty. Powszechnie wiadomo, że pierwsze komórki eukariotyczne powstały w wyniku fuzji wczesnej formy bakterii z archeonem, jednokomórkowym organizmem podobnym do bakterii. Ich mające postać pierścienia DNA, które pochodziło z dwóch różnych organizmów, musiało zostać zorganizowane i zabezpieczone przed degradacją. W miarę postępu ewolucji wykształcił się mechanizm zapewniający automatyczne zamknięcie cząsteczek DNA w otoczce błonowej – co ma miejsce w nowo odkrytym eksklusomie.

Choć otoczka eksklusomu przypomina tę otaczającą jądro komórkowe, jest znacznie prostsza - ma szczeliny, które w otoczce jądra można dostrzec tylko we wczesnych stadiach jej powstawania. Z czasem te luki zamykają się lub są wypełniane specyficznymi białkami, natomiast w przypadku eksklusomu nie dochodzi do dalszego rozwoju otoczki.

Nie jest jasne, dlaczego plazmidy są otaczane niekompletną otoczkę błonową. „Wygląda na to, że tylko chromosomalny DNA jest uważany za «wystarczająco dobry», aby zamknąć się w pełni uformowanej otoczce jądrowej, a DNA pozachromosomalny już nie” – wskazała autorka publikacji .(PAP)

Paweł Wernicki

pmw/ agt/