Нарушение ферментативных процессов в организме может увеличить риск перелома костей. Это новое открытие было недавно опубликовано в eLife международной командой ученых и инженеров во главе с Дипаком Вашишт, директором Центра биотехнологии и междисциплинарных исследований (CBIS) Политехнического института Ренсселера.
Ферментативные процессы необходимы для любого количества химических реакций, происходящих в организме, включая производство внеклеточного матрикса в кости, что имеет решающее значение для механической поддержки. Фосфорилирование — один из этих ключевых ферментативных процессов — представляет собой прикрепление фосфорила к белку и имеет решающее значение для клеточной регуляции. Этот процесс играет роль при многих заболеваниях, но до сих пор исследователи не знали, влияет ли он на целостность тканей и функции органов.
В этой статье исследователи рассмотрели белок, известный как остеопонтин , который играет жизненно важную роль в удерживании матрикса. Исследователи разработали процесс, с помощью которого они могли индуцировать фосфорилирование — или его аналог, дефосфорилирование — в костях генетически модифицированных мышей, у некоторых из которых был остеопонтин, а у других — нет. Сравнивая результаты двух групп, исследователи обнаружили, что трещиностойкость, мера механической прочности кости, увеличивается при фосфорилировании остеопонтина и снижается при дефосфорилировании. Более конкретно, фосфорилирование усиливает сшивки и увеличивает притяжение между заряженными группами на остеопонтине и костном минерале, делая кость более прочной и затрудняя ее перелом.
«Это первое исследование, которое устанавливает, что фосфорилирование в костях имеет значение, в частности, как оно помогает костям высвобождать энергию, и что потеря этой модификации вредна для костей», — сказал Вашишт.
Команда также изучила влияние уровней фосфорилирования остеопонтина на редкие заболевания костей — гипофосфатемию и гиперфосфатемию, которые связаны с деформациями скелета. По словам Вашишт, при обоих заболеваниях уровень фосфорилирования остеопонтина снижается, и это открытие закладывает основу для дальнейших исследований.
«Еще одно многообещающее открытие заключалось в том, что эти уровни действительно меняются при заболеваниях костей», — сказал Вашишт. «Влияет ли фосфорилирование напрямую на склонность к переломам костей в этих болезненных состояниях? И какие терапевтические инструменты мы можем использовать, чтобы исправить это? Это вопросы, которые мы хотим исследовать».
В духе Нового политехнического института, модели, лежащей в основе исследований и образования в Rensselaer, это исследование было совместным в нескольких дисциплинах. Вашишт и его лаборатория работали с исследователями из Университета Макгилла в Канаде, Саутгемптонского университета в Соединенном Королевстве, Университета Патры в Греции, Орхусского университета в Дании и Венского технологического университета в Австрии. Каждая исследовательская группа привнесла в работу свой опыт и кусочек головоломки.
Выводы команды также могут быть применены к аналогичным процессам в других соединительных тканях и возможной терапии для противодействия аномальному уровню фосфорилирования остеопонтина.
Загрузка...
