Aksopodije helioza su važne za njihovu pokretljivost. Međutim, osnovni mehanizam njihove aksopodijske kontrakcije ostao je dvosmislen. Nedavno su istraživači sa Univerziteta Okaiama izvestili da se mikrotubule istovremeno cepaju na više mesta, što omogućava da zračeća aksopodija u heliozoa, Raphidocistis contractilis, nestane skoro trenutno.
Sada su identifikovali skup gena i proteine uključene u ovaj poremećaj mikrotubula. Ovo istraživanje može pomoći u razvoju metode za otkrivanje zagađenja vode i procenu efikasnosti novih lekova protiv raka.
Raphidocistis contractilis pripada Heliozoa, grupi eukariota koji se obično nalaze u slatkoj, bočastoj i morskoj vodi. Organizmi ove grupe imaju ruke nalik prstima — aksopodije — koje zrače iz njihovog tela, dajući im izgled poput sunca. Stoga su poznati i kao „solarni crvi“.
Svaki aksopodijum se sastoji od proteina, alfa-beta heterodimera tubulina, koji formiraju filamente zvane mikrotubule. R. contractilis može izuzetno brzo da povuče svoje aksopodije kao odgovor na spoljašnje stimuluse. Međutim, mehanizam koji leži u osnovi ovog brzog skraćivanja ruke ostaje misterija.
U tom cilju, tim istraživača, uključujući profesora Motonori Andoa, dr Risu Ikedu (oboje iz Laboratorije za fiziologiju ćelije) i vanrednog profesora Majuko Hamadu (sa Instituta za more Ušimado), sa Univerziteta Okajama, Japan, istražio je mehanizam uključen u jedno od najbržih kretanja ćelija u živom svetu.
Dakle, gde je sve počelo? Profesor Ando kaže: „Nedavno je u različitim hidrosferama u prefekturi Okajama otkriven veliki broj heliozoa, što jasno stavlja do znanja da nekoliko vrsta sunčanih crva naseljava isto okruženje. Pokušavamo da razotkrijemo misterije oko ovih protozoa i postepeno se širimo horizonti našeg znanja“.
Autori su započeli svoje istraživanje imunoobeležavanjem proteina tubulina i posmatranjem njegovog kretanja pre i posle aksopodijalne kontrakcije. Otkrili su da su pre skraćivanja tubulini bili sistematski raspoređeni duž cele dužine aksopodije, ali nakon povlačenja aksopodija, oni su se brzo akumulirali na površini ćelije.
Ovo ih je navelo da veruju da su se tokom brzog povlačenja aksopodija mikrotubule momentalno raspale u tubulin. Međutim, degradacija mikrotubula generalno nije brza pojava; napreduje prilično sporo.
Kako je onda R. contractilis mogao da postigne ovu promenu tako brzo?
Istraživači su pretpostavili da je to moguće ako se mikrotubule podele na više mesta istovremeno. Da bi potvrdili svoju hipotezu, autori su pokušali da pronađu proteine i gene uključene u trenutno cepanje mikrotubula u R. contractilis. Njihovi nalazi su objavljeni na internetu u časopisu Journal of Eukariotic Microbiologi.
Istraživači su izvršili de novo sekvenciranje transkriptoma (analizu gena eksprimiranih u određenom trenutku u ćeliji) i identifikovali blizu 32.000 gena u R. contractilis. Ovaj skup gena bio je najsličniji onom pronađenom kod protozoa (koji su jednoćelijski organizmi), a zatim slede metazoa (višećelijski organizmi sa dobro diferenciranim ćelijama; ovo uključuje ljude i druge životinje).
Homološkom i filogenetskom analizom dobijenog skupa gena otkriveno je nekoliko gena (i njihovih odgovarajućih proteina) uključenih u poremećaj mikrotubula. Među njima, najvažniji su bili katanin p60, kinezin i kalcijum signalni proteini. Katanin p60 je bio uključen u kontrolu dužine aksopodijalne ruke.
Pronađeno je nekoliko duplikata kinezinskih gena. Među identifikovanim kinezinima, kinezin-13, glavni protein koji destabilizuje mikrotubule, igra važnu ulogu u brzoj kontrakciji aksopodije. Geni za signalizaciju kalcijuma regulišu ulazak jona kalcijuma u ćeliju iz njenog okruženja i indukciju aksopodijalnog povlačenja.
Istraživači su takođe primetili nedostatak gena povezanih sa formiranjem i pokretljivošću bičaka, što ukazuje na to da aksopodije R. contractilis nisu evoluirale iz flagela. Iako mnogi geni ostaju neklasifikovani, novoosnovani genski set će poslužiti kao referenca za buduća istraživanja koja imaju za cilj da razumeju aksopodijsku pokretljivost R. contractilis.
Heliozoan akopodia može da funkcioniše kao osetljiv senzor. Oni mogu da otkriju sitne promene u svom okruženju, na primer, prisustvo jona teških metala i lekova protiv raka.
Govoreći o njihovoj viziji budućnosti, profesor Ando kaže: „Verujemo da se aksopodijski odgovor heliozoa može koristiti kao indeks za razvoj privremenih uređaja za detekciju i praćenje zagađenja životne sredine i vode iz slavine. Takođe se može koristiti kao novi sistem biološke analize za primarni skrining novih lekova protiv raka. U budućnosti planiramo da nastavimo da radimo zajedno kao tim na poboljšanju osnovnih i primenjenih istraživanja ovih organizama.“
