Dotychczasowe modele nie potrafiły wyjaśnić, jak tak duża i sztywna cząsteczka mieści się w niewielkich strukturach odpowiedzialnych za jej przemieszczanie. Kolagen odpowiada przy tym za wytrzymałość i elastyczność skóry, kości, ścięgien, więzadeł oraz wielu narządów. Stanowi około jednej trzeciej wszystkich białek w ludzkim organizmie i jest podstawowym elementem tkanki łącznej. Od ponad 60 lat naukowcy wiedzieli, że poza komórkami przyjmuje postać długich, sztywnych włókien, jednak ta wiedza rodziła istotny problem.
Czytaj też: Starsze osoby coraz częściej uciekają w telefon. Nowe badanie pokazuje, gdzie leży granica
Jaki? Ano taki, że pęcherzyki transportowe, które przenoszą białka wewnątrz komórek, mają średnicę wynoszącą od 60 do 90 nanometrów, podczas gdy pojedyncza cząsteczka kolagenu może osiągać nawet 400 nanometrów. Przez lata nie było jasne, jak organizm rozwiązuje tę pozornie niemożliwą logistycznie sytuację.
Przełom nastąpił dzięki zastosowaniu zaawansowanej mikroskopii umożliwiającej obserwację żywych komórek w czasie rzeczywistym. Badacze odkryli, że wewnątrz komórek kolagen wcale nie ma postaci sztywnego pręta. Zamiast tego tworzy niewielkie, płynopodobne krople, które mogą zmieniać kształt, łączyć się ze sobą, dzielić i wymieniać zawartość z otoczeniem. Dopiero po opuszczeniu komórki białko przekształca się w charakterystyczne włókna budujące tkanki organizmu.
Do odkrycia doszło podczas badań nad komórkami wątroby odpowiedzialnymi za produkcję kolagenu w przebiegu włóknienia. Naukowcy początkowo sądzili, że zaobserwowane kuliste struktury mogą być jedynie artefaktem lub skupiskami uszkodzonych białek. Kolejne eksperymenty wykazały jednak, iż krople zawierały prawidłowo zbudowany kolagen, a także białka wspomagające jego dojrzewanie. Oznaczało to, że nie były odpadem komórkowym, lecz naturalnym etapem funkcjonowania komórki.
Zdaniem autorów publikacji zamieszczonej na łamach Journal of Cell Biology płynna forma kolagenu stanowi rozwiązanie wieloletniej zagadki. Gdyby białko przyjmowało swoją sztywną postać już wewnątrz komórki, mogłoby zakłócać jej pracę, a nawet uszkadzać delikatne struktury odpowiedzialne za transport. Dzięki temu, że pozostaje płynne aż do momentu wydostania się na zewnątrz, może bezpiecznie przemieszczać się w niewielkich pęcherzykach transportowych.
Czytaj też: Naukowcy alarmują. Wśród mężczyzn rozprzestrzenia się epidemia spadku testosteronu
Badacze zwracają uwagę na jeszcze jedną kwestię: ich odkrycie ma ogromne znaczenie, ponieważ nieprawidłowa produkcja kolagenu odgrywa kluczową rolę w wielu chorobach, zwłaszcza tych związanych z włóknieniem narządów, takich jak marskość wątroby czy zwłóknienie płuc. Nadmierne odkładanie kolagenu tworzy także środowisko sprzyjające rozwojowi niektórych nowotworów i może utrudniać skuteczne leczenie. Lepsze zrozumienie sposobu powstawania oraz transportu tego białka może w przyszłości pomóc opracować terapie ograniczające patologiczne włóknienie tkanek. A w grę wchodzą też inne kwestie, takie jak badania na procesami gojenia ran, regeneracją tkanek oraz medycyną regeneracyjną.
Źródło:Journal of Cell Biology