Mecanismul enzimatic care face ireversibilă fuziunea celulară la ciuperci
Fuziunea a două celule este un eveniment decisiv în reproducerea sexuală a multor organisme. La ciuperci, celulele nu trebuie doar să își apropie și să își unească membranele, ci și să deschidă local peretele celular protector. Un studiu realizat la Universitatea din Geneva arată cum un mecanism care împiedică repararea peretelui celular la locul fuziunii face acest proces ireversibil.
Spre deosebire de celulele animale, celulele fungice sunt înconjurate de un perete celular rigid. Această structură le protejează și le permite să reziste presiunii interne exercitate de conținutul celular. Când două celule fuzionează, în special în timpul reproducerii sexuale, peretele trebuie degradat local pentru a permite membranelor celor două celule să se unească. Odată acest pas finalizat, fuziunea avansează în mod normal până la formarea unei singure celule.
Întrucât integritatea peretelui celular este esențială pentru supraviețuirea celulei, aceasta este monitorizată constant pentru a declanșa mecanisme de reparare în urma daunelor. Existența acestor două procese aparent opuse a determinat echipa profesoarei Sophie Martin, din Secția de Biologie a Facultății de Științe a Universității din Geneva, să investigheze modul în care celulele împiedică sistemul de reparare să reconstruiască peretele în timpul fuziunii celulare.
Observații la o levură model
Echipa a studiat Schizosaccharomyces pombe, o levură unicelulară utilizată pe scară largă ca organism model pentru înțelegerea mecanismelor celulare fundamentale. Cercetătorii identificaseră anterior levuri mutante lipsite de enzima Pak2, care prezintă o fuziune tranzitorie: celulele fuzionează scurt și încep să își schimbe conținutul celular înainte de a se separa din nou, cu consecințe catastrofale pentru celule.
Biologii au observat că, în celulele normale, enzima Pak2 se acumulează exact la locul unde cele două celule fuzionează. Activitatea sa favorizează deschiderea și extinderea ulterioară a „porului de fuziune”, deschiderea care permite conținutului celular să treacă de la o celulă la cealaltă.
„Totuși, când Pak2 este absentă, procesul poate deveni uneori reversibil: celulele încep să fuzioneze, își schimbă conținutul și apoi închid deschiderea care le conecta. În aceste celule, observăm că mecanismele responsabile în mod normal de monitorizarea și repararea peretelui celular devin deosebit de active la locul fuziunii”, explică Julia Coronas-Serna, fostă cercetătoare postdoctorală în grupul lui Martin și prima autoare a studiului.
Un perete reconstruit după o fuziune eșuată
Folosind tehnici avansate de imagistică, oamenii de știință au observat organizarea internă a celulelor lipsite de enzima Pak2, în special la locul unde cele două celule sunt în contact.
„După ce porul de fuziune se închide în aceste celule mutante, observăm formarea unui nou perete celular la interfața dintre cele două celule. Cu alte cuvinte, când mecanismele care împiedică repararea sunt absente, celula poate reconstrui literalmente separarea pe care începuse să o demoleze”, explică Martin.
Prin identificarea mecanismelor care controlează echilibrul dintre repararea peretelui celular și degradarea sa localizată în timpul fuziunii, aceste rezultate deschid noi căi pentru căutarea de strategii antifungice. Peretele celular este o țintă majoră a multor tratamente împotriva ciupercilor patogene precum Candida și Aspergillus, responsabile de infecții la oameni. O mai bună înțelegere a mecanismelor care reglează formarea și repararea acestuia ar putea ajuta în cele din urmă la identificarea de noi molecule capabile să perturbe aceste procese.
