Pirmosiomis nėštumo savaitėmis besivystanti placenta motinos įsčiose smarkiai pasikeičia. Atskiros ląstelės susilieja, sudarydamos nuolatinį barjerą, kuris ateinančius devynis mėnesius gabens deguonį ir maistines medžiagas augančiam vaisiui, išlaikydama motinos imuninę sistemą. Kai ši struktūra nesusiformuoja tinkamai, nėštumo metu kyla didesnė komplikacijų rizika, įskaitant preeklampsiją ir vaisiaus augimo apribojimą.
Dabar „Scripps Research“ mokslininkai nustatė pagrindinį placentos transformacijos dalyvį – molekulę, vadinamą galektinu-3, kuri jungiasi su cukraus molekulėmis konkrečiuose ląstelės paviršiaus baltymuose ir greičiausiai sulaiko placentos ląsteles, kad susijungtų.
Tyrimas, paskelbtas m Nacionalinės mokslų akademijos darbaine tik apšviečia svarbų placentos vystymosi mechanizmą, bet ir parodo naujos technikos, leidžiančios nustatyti trumpalaikę baltymų ir cukrų sąveiką, galią.
„Galėjome iš tikrųjų priartinti vaizdą ir parodyti, kad vienas baltymas ir jo cukraus modifikacija yra labai svarbūs placentos biologijai“, – sako vyresnioji autorė Mia Huang, „Scripps Research“ chemijos profesorė. „Tai suteikia mums naujų esminių įžvalgų apie placentos biologiją ir galiausiai gali turėti įtakos nėštumo komplikacijų prevencijai ar gydymui.”
Placenta yra gyvybiškai svarbi nėštumui, veikianti kaip mainų vieta, kur deguonis ir maistinės medžiagos patenka iš motinos vaisiui ir pašalinamos atliekos. Tačiau tikslūs molekuliniai mechanizmai, kurie sukuria šį kritinį organą, buvo neaiškūs. Ankstesni tyrimai parodė ryšį tarp galektino-3 lygio ir nėštumo komplikacijų, tačiau mokslininkai nebuvo tikri, ką galektinas-3 veikia placentoje.
Baltymai ant ląstelių paviršiaus dažnai yra dekoruoti sudėtingomis cukraus grandinėmis – modifikacijomis, kurios padeda ląstelėms bendrauti ir atpažinti viena kitą. Galektinas-3 yra tai, kas žinoma kaip glikaną surišantis baltymas, o tai reiškia, kad jis konkrečiai atpažįsta tam tikrus tų cukraus grandinių modelius ir prie jų prisijungia.
Huango laboratorija ėmėsi technikos, kurią jie pirmą kartą panaudojo 2020 m., kad nustatytų, kuriuos cukrumi dekoruotus baltymus galektinas-3 atpažįsta. Šis metodas, vadinamas artumo žymėjimu, veikia kaip molekuliniai purškiami dažai; kai galektinas-3 jungiasi su baltymu, molekulės, sukurtos darinio galektino-3, negrįžtamai žymi baltymus šioje srityje. Tada mokslininkai gali dirbti atgal nuo paryškintų baltymo dalių, kad surastų tikslią galektino-3 surišimo vietą.
Naujajame tyrime Huangas ir jo kolegos naudojo artumo žymėjimą, kad nustatytų galektino-3 surišimą laboratorijoje auginamose ląstelėse, gautose iš žmogaus placentos audinio. Išsiskyrė du baltymai, prie kurių nuosekliai prisijungė galektinas-3: CD9 ir integrinas beta 1 (ITGB1). Kai tyrėjai pašalino bet kurį baltymą iš placentos ląstelių, ląstelės nebesusiliejo placentos vystymosi metu. Tada, kai jie ištyrė, prie kurių specifinių CD9 baltymo galektino-3 vietų jungiasi, komanda atrado netradicinę glikozilinimo vietą.
„Buvo tikrai įdomu rasti tokią retą glikozilinimo seką“, – sako pirmoji autorė Abigail Reeves, Huango laboratorijos „Scripps Research“ magistrantė. „Tai tikrai pabrėžia, kiek mažai mes žinome apie tokio tipo glikozilinimą. Negalime visiškai tiksliai numatyti, kokie cukrūs papuoš baltymą ir kurie glikaną surišantys baltymai atpažins šią modifikaciją.”
Komanda taip pat parodė, kad galektino-3 molekulės turi susijungti, kad paskatintų ląstelių sintezę. Kai jie sukūrė galektiną-3, kad negalėtų susikaupti, placentos ląstelės nebesusiliejo.
„Manome, kad galektinas-3 jungiasi prie šių CD9 glikoproteinų ląstelės paviršiuje ir sutraukia juos visus, sukurdamas šią milžinišką standžią struktūrą“, – aiškina Huangas. Šis procesas trunka apie 48 valandas, o membranų susikaupimas galiausiai skatina ląstelių susiliejimą, rodo duomenys.
Naujasis tyrimas papildo vis daugiau įrodymų, kad individuali baltymų ir cukraus grandinių sąveika gali turėti didelį poveikį ląstelių funkcijai, priduria Huangas.
Mokslininkai dabar siekia patvirtinti, ar šis procesas vyksta kuriant žmogaus placentą, o ne izoliuotas ląstelių linijas. Ši įžvalga galiausiai gali parodyti naujus nėštumo komplikacijų prevencijos būdus tarpininkaujant galektinui-3. Grupė taip pat planuoja taikyti artumo žymėjimą kitų tipų ląstelėms, kad toliau tirtų baltymų ir cukraus sąveikos vaidmenį žmogaus biologijoje.