„Verkehrskontrollsystem“ für die Sekretion von Mucin und Insulin identifiziert

Forscher des Centre for Genomic Regulation (CRG) in Barcelona haben eine Studie in der Fachzeitschrift veröffentlicht Naturkommunikation Das zeigt, wie Zellen die kontrollierte Freisetzung von Muzinen und Insulin durchführen, zwei entscheidenden Proteinen für die menschliche Gesundheit.

Mucine, der Hauptbestandteil des Schleims, bilden eine Schutzbarriere und ein Gleitmittel auf unseren Körperoberflächen wie den Atemwegen und dem Verdauungstrakt. Der Mensch scheidet täglich etwa einen Liter Mucine aus, die von spezialisierten Zellen kontrolliert freigesetzt werden, um die richtige Menge für die ordnungsgemäßen Körperfunktionen sicherzustellen.

„Ein Ungleichgewicht in der Muzinsekretion, ob übermäßig oder unzureichend, kann zu Erkrankungen der Atemwege und des Verdauungstrakts führen, die von chronisch obstruktiver Lungenerkrankung (COPD) bis hin zu Colitis ulcerosa reichen“, sagt José Wojnacki, Erstautor der Studie und Postdoktorand am Zentrum für Genomische Regulierung „In ähnlicher Weise ist Insulin, ein von der Bauchspeicheldrüse ausgeschüttetes Hormon, maßgeblich an der Regulierung des Blutzuckerspiegels beteiligt. Defekte in der Insulinproduktion sind die Hauptursache für Diabetes“, fügt er hinzu.

Zellen speichern Proteine ​​wie Muzine und Insulin in Säcken oder „Körnchen“. Wenn die Zelle diese Substanzen freisetzen muss, heften sich die Körnchen an die äußere Schicht der Zelle, die Membran, und geben ihren Inhalt nach außen ab. Die Studie ergab, dass ein Protein namens Tetraspanin-8, das sich auf der Zellmembran befindet, während der Sekretion wie ein Torwächter fungiert und darüber entscheidet, welche Granulatkörner, die Mucin oder Insulin enthalten, sich wann an die Membran heften.

Die Studie zeigt, dass die regulierte Sekretion von Mucinen und Insulin zweiphasig erfolgt, was bedeutet, dass auf eine erste schnelle Freisetzung von vorgedockten Granulatkörnern eine zweite, langsamere Freisetzung von Granulatkörner aus einem Reservepool folgt. Die Studie zeigt auch, dass die Fusion von mit Muzinen beladenen Körnchen ein Protein namens Syntaxin-2 erfordert.

Tetraspanin-8 bindet Syntaxin-2 und begrenzt so die Menge der Mucinfreisetzung. In Abwesenheit von Tetraspanin-8 beobachteten die Forscher eine Verdoppelung der Muzinsekretion, da mehr Syntaxin-2 für das Andocken und Verschmelzen von Granula zur Verfügung steht. Diese Entdeckung erstreckte sich auch auf die Insulinfreisetzung und weist auf einen universellen Mechanismus hin, der erhebliche Auswirkungen auf das Verständnis haben könnte, wie Zellen diese lebenswichtigen Proteine ​​basierend auf physiologischen Bedürfnissen absondern.

„Wenn die Zelle eine geschäftige Stadt ist, sind die Körnchen Lastwagen, die mit Ladungen wie Muzinen und Insulin beladen sind. Das Tor der Stadt zur Außenwelt wird durch Proteine ​​wie Syntaxin-2 geöffnet. In dieser Analogie funktioniert Tetraspanin-8 wie eine Verkehrskontrolle an der „Wir steuern die Menge der Syntaxin-2-Moleküle, die zur Verfügung stehen, um Tore zu öffnen, damit Lastwagen anlegen und ihre Ladung exportieren können. Diese kontrollierte Verwaltung stellt sicher, dass genau die richtige Menge an Muzinen oder Insulin entsprechend den körperlichen Bedürfnissen freigesetzt wird“, sagt ICREA-Forschungsprofessor Vivek Malhotra, korrespondierender Autor der Studie und Forscher am Center for Genomic Regulation.

„Tetraspanin-8 ist ein einfaches Ziel für die Entwicklung von Chemikalien zur Kontrolle seiner Funktion und daher ein Mittel zur Wiederherstellung der deregulierten Mucin- und Insulinsekretion, die bei den damit verbundenen menschlichen Pathologien auftritt“, fügt Dr. Malhotra hinzu.

Die Forscher arbeiten nun daran, die Rolle von Tetraspanin-8 in fortschrittlicheren Modellen zu testen, die die komplexe Physiologie des Dickdarms, der Atemwege und der Bauchspeicheldrüse abbilden, um den Einfluss anderer Zellen zu verstehen, die möglicherweise bei der Steuerung der Nettosekretion von Muzinen mitwirken Insulin.