Szlaki sygnałowe wapnia w skali nano
Żywe komórki stale pozyskują niezbędne jony i molekuły ze środowiska zewnątrzkomórkowego. Zachodzi też dwukierunkowy transport molekuł poprzez błony wewnątrzkomórkowych kompartmentów, takich jak jądro komórkowe, retikulum endoplazmatyczne (ER) i mitochondria. W ramach finansowanego przez UE projektu QUMOCA (Quantitative modelling of calcium signalling in vascular smooth muscle nanojunctions) badano mechanizm transportu zewnątrzkomórkowego Ca2+ do ER, będącego głównym organellum przechowującym Ca2+ w komórkach ssaków. Głównym zadaniem projektu było zbadanie komunikacji między organellami w punktach styku ich błon oraz ich architektury w skali nano. Po wstępnym scharakteryzowaniu linii komórek śródbłonka naczyń krwionośnych ustalono, że potencjał błonowy tych komórek był głównym czynnikiem warunkującym wymianę jonów Ca2+. Badania elektrofizjologiczne ujawniły potencjalny wpływ typowych warunków hodowli komórek na precyzyjną regulację maszynerii wymiany jonów Ca2+ w ER. Wyniki doświadczeń doprowadziły naukowców do wniosku, że nanopołączenia błony komórkowej i ER pełnią kluczową rolę w komórkowej homeostazie Ca2+. Po oznaczeniach czynnościowych przeprowadzono obrazowanie metodą transmisyjnej mikroskopii elektronowej, aby potwierdzić te ustalenia. Dzięki projektowi wywnioskowano przede wszystkim, że szlaki sygnałowe Ca2+, pochodzące z zewnątrz komórki śródbłonka, przekazywane są poprzez nanopołączenia między błoną komórkową a ER. Sam transport jest regulowany przez dwa zestawy białek: wymienniki Na+/Ca2+ oraz kanały Orai Ca2+ aktywowane po zubożeniu ER o złogi Ca2+. Te nowe dane łącznie tworzą solidne podstawy do opracowania modeli do oznaczeń ilościowych prądu jonowego w połączeniach między błonami. Takie modele pozwolą lepiej poznać najważniejsze mechanizmy powstawania chorób u człowieka.
Słowa kluczowe
Ca2+, błona, retikulum endoplazmatyczne, nanopołączenia, QUMOCA, kanały Orai Ca2+
