Červené krvinky, jinak také erytrocyty, hrají zásadní roli v transportu kyslíku z plic do zbytku těla. V našem těle se tvoří v kostní dřeni a po jejich dozrání dochází ke zmíněné ztrátě jádra a dalších, pro většinu buněk nezbytných komponent. Důvodem pro toto ,,odlehčení” je získání co největší prostorové kapacity pro kyslík.
Zároveň mají červené krvinky specifický tvar, který se popisuje jako piškot nebo vyfouknutý balónek. Ten jsou schopny poměrně pružně upravovat tak, aby mohly bez větších obtíží proplouvat širšími i užšími cévami, a také tkání sleziny, kde zanikají. Zdá se, že tato schopnost je pro správné fungování erytrocytů zásadní, jelikož její poruchy můžeme pozorovat u různých krevních onemocnění. Specifického tvaru by však nebylo s velkým kulovitým jádrem uprostřed buňky možné dosáhnout.
To, že červené krvinky nemají v savčím organismu jádro (narozdíl například od ptáků nebo ryb, jejichž erytrocyty jsou evolučně starší a jádro si zachovaly) je výhoda z hlediska prostoru, ale značná nevýhoda pro jejich metabolismus. Chybějící DNA totiž znamená, že po uzrání již pravděpodobně žádné proteiny netvoří a jejich bílkovinný koktejl je tak víceméně stálý. Tato metabolická rigidita je zároveň jedno z možných vysvětlení pro jejich poměrně krátkou životnost.
Na druhé straně je stálost proteinového složení výhodou pro jeho prozkoumání. To však bylo dřívějšími metodami téměř nemožné, jelikož 98 % všech proteinů v erytrocytech tvoří hemoglobin — červené krevní barvivo zodpovědné za přenos kyslíku. Zbylé bílkoviny, které obstarávají všechny další funkce těchto roztodivných buněk, bylo obtížné v tomto hemoglobinovém moři identifikovat.
To se rozhodla změnit skupina vědců z amerických univerzit v Bostonu, Chicagu a Austinu. Díky kombinaci moderních metod jako je specializovaný typ chromatografie umožňující roztřídit jednotlivé proteiny na základě velikosti a biochemických vlastností; elektronové mikroskopie rozlišující jednotlivé části buňky a odhalování proteinových struktur pomocí rentgenové krystalografie se jim povedlo v lidských erytrocytech od změti hemoglobinu oddělit dalších cca 1200 proteinů a provést jejich celkovou analýzu. Detekované proteiny si výzkumníci pro přehlednost rozdělili do čtyř skupin:
- proteiny účastnící se energetického metabolismu
- bílkoviny umožňující skládání a degradaci jiných proteinů
- skupina bílkovin zbavující se odpadních látek, které se tvoří v důsledku skladování kyslíku a způsobují poničení a stárnutí buněk — tzv. volných kyslíkových radikálů
- proteiny zajišťující erytrocytům vnitřní oporu/kostru
Zejména poslední jmenovaná skupina proteinů tvořící opětný systém buňky a zajišťující její výjimečný tvar je zásadním přínosem tohoto výzkumu publikovaném v časopisu Cell Reports.
Vědcům se navíc díky tzv. síťování proteinů a 3D počítačovému modelování podařilo vytvořit komplexní mapy proteinových interakcí. Díky tomu víme, jak a v jakých skupinách spolu jednotlivé komponenty komunikují a jak jsou spolu propojeny ve vzájemných vazbách. To nám umožňuje rozumět organizační struktuře erytrocytů.
Pro vědce bylo také překvapivé, že proteom (tedy soubor všech proteinů buňky) erytrocytů je poměrně malý. Co do počtu bílkovin a jejich interakcí je čtvrtinový oproti bakterii E. coli a v porovnání s proteomem jiných lidských buněk je pouze na úrovni 1/16. Erytrocyty tak i z tohoto pohledu plní funkci nejednodušších lidských buněk.
Tato práce bude bezpochyby sloužit jako odrazový můstek pro další výzkum červených krvinek a jejich proteinů. Můžeme na ní také vidět, že kombinace moderních metod z více oborů nám zprostředkovává detailní a komplexní pohled k objasnění problémů, na které jsme dosud byli krátcí. Takové multioborové studie jsou zcela jistě budoucností vědy.
Úvodní foto: ANIRUDH, unsplash.com
Publikace: Cell Reports (impact factor 10)
Více o kardiovaskulárním systému na Czechsight:
Petr Kašík
Petr Kašík
Martina Csomová
Vstup do diskuze