Buňky v lidském těle neustále vyhodnocují signály ze svého okolí a podle nich se rozhodují, zda se začnou dělit, růst nebo naopak zůstanou v klidu. Jedním z klíčových systémů, který tuto komunikaci řídí, je tzv. Wnt signalizační dráha. Pokud se tento mechanismus rozladí, buňky se mohou vymknout kontrole, což následně vede k jejich nekontrolovanému růstu a vzniku nádorů. Vědci z CEITEC a Přírodovědecké fakulty Masarykovy univerzity nyní popsali klíčový moment této komunikace, která rozhoduje o dalším směru vývoje v buňce. Jejich zjištění může do budoucna přispět k hledání způsobů, jak tyto procesy u nemocí, jako je rakovina, zastavit nebo zpomalit.
Wnt signalizační dráha je mechanismus, který koordinuje miliardy buněk v těle - stojí za tím, že se z jediné buňky vyvine celý organismus, a v dospělosti pak řídí obnovu tkání. Dosud nebylo jasné, jak přesně tento mechanismus funguje. Nový výzkum týmů z Masarykovy univerzity (MUNI) nyní popsal, že buňka nereaguje na podněty plynule, ale spíše v režimu ano-ne po překročení určité rozhodovací hranice. Tento princip mění naše chápání vzájemného fungování buněk, a umožňuje lépe porozumět situacím, kdy se buněčné rozhodování vymkne kontrole a může způsobit rakovinné bujení.
Proces začíná na povrchu buňky, kde signál zachytí receptor ukotvený v buněčné membráně. Na něj se následně naváže protein Dishevelled (DVL), který přenáší informaci dále do buňky. Aby DVL mohl pokračovat dovnitř buňky, musí se nejprve chemicky upravit – na jeho povrchu se začnou hromadit drobné chemické skupiny, které postupně zvyšují jeho záporný náboj.
A právě tady přichází moment, který rozhoduje.
„Zjistili jsme, že protein DVL se chová jako přepínač – svou strukturu změní, jakmile záporný náboj na jeho povrchu překročí určitou prahovou hodnotu. Teprve v tu chvíli přeskupí svou strukturu a umožní další krok v přenosu signálu," vysvětluje první autor studie Miroslav Micka.
DVL se v tu chvíli uvolní z vazby na receptor a signál se může posunout dál do nitra buňky. Buňka tak dostane jasný pokyn, jak má zareagovat - například zahájit dělení nebo změnit svou funkci.
Právě tento důležitý „bod zlomu", kdy se rozhoduje o dalším osudu signálu, byl dosud jen částečně pochopený: „Vědci sice věděli, kudy signál prochází, ale chápali ho především jako plynulý regulační systém. Naše týmy však ukázaly, že jde spíše o proces založený na náhlé změně po překročení určitého prahu. To je důležité nejen pro pochopení fungování buněk, ale i proto, abychom porozuměli situacím, kdy se tento proces vymkne kontrole," doplňují korespondenční autoři Konstantinos Tripsianes z CEITEC MUNI a Vítězslav Bryja z Přírodovědecké fakulty MUNI.
Právě taková místa, kde se v buněčné signalizaci „láme" rozhodnutí o dalším průběhu děje, jsou z pohledu medicíny zásadní, protože jejich narušení může odstartovat procesy vedoucí k nádorovému bujení. Jejich lepší znalost na druhou stranu dláždí cestu k účinnější léčbě.
Studie byla zveřejněna v odborném časopise Science Advances.