Международная команда ученых недавно провела исследования, результаты которых доказали, что существует связь между состоянием костной ткани и интенсивностью ферментативных процессов в организме человека.
Результаты работы группы ученых были опубликованы на страницах некоммерческого научного журнала «eLife». Возглавил команду исследователей известный ученый Дипак Вашишт (Deepak Vashishth) — директор Центра биотехнологии и междисциплинарных исследований (CBIS) при Политехническом Институте Ренсселера.
Цель исследований
Известно, что ферментативные процессы необходимы для любой химической реакции. В организме человека они стимулируют синтез внеклеточного матрикса костных тканей. Этот процесс имеет ключевое значение для обеспечения должной механической поддержки костного скелета.
Самый главный процесс ферментативного значения – это фосфорилирование, то есть прикрепление фосфорила к белку клетки. Именно эта реакция обеспечивает регуляцию клеточных процессов, а также играет важную роли при развитии различных патологий. Долгое время ученые пытались установить взаимосвязь между процессом фосфорилирования и целостностью костных тканей. Поэтому главной задачей исследователей во главе с Дипаком Вашиштом стало детальное изучение белка остеопонтина, который способен удерживать матрикс.
Для решения этой нелегкой задачи ученые специально разработали методику, которая способна включить процесс фофорилирования или дефорилирования. Испытания проводились на костной ткани генетически модифицированных мышей. Причем одна группа животных имела белок остеопонтин, а у другой группы он отсутствовал.
При сравнении двух групп испытуемых мышей ученые обнаружили, что стойкость костей к появлению трещин намного выше у тех животных, в ткани которых увеличено содержание остеопонтина в результате реакции фосфорилирования. В процессе дефосфорилирования прочность костей значительно снижена. Это означает, что данная реакция усиливает «сшивание» ткани за счет усиления связи остеопонтина и минерала. Благодаря именно этой особенности, кость становится прочной, что затрудняет ее перелом и любое другое механическое повреждение.
«Это первое исследование, позволившее установить, что процесс фосфорилирования в костных тканях имеет ключевое значение,» — поделился своими наблюдениями профессор Вашишт, — За счет именно этого процесса кости могут освобождать энергию, а потеря подобной модификации чревата появлением серьезных проблем,» — заключил ученый.
Какие открытия сделали ученые
Кроме главной цели исследований, группе ученых удалось изучить влияние уровня фосфорилирования остеопонтина на развитие таких редко встречающихся патологий, как гипо- и гиперфосфатемия. Оба заболевания по мере прогрессирования вызывают деформации скелета. Профессор Вашишт считает, что обе формы костного заболевания обусловлены сниженным уровнем фосфорилирования остеопонтина. Это открытие может стать основой для дальнейших исследований. Ученые высказали мнение, что при различных заболеваниях костей уровни меняются, остается выяснить, влияет ли напрямую фосфорилирование на склонность к переломам.
Доктор Вашишт видит перспективы поиска терапевтических инструментов, которые медики впоследствии могут использовать для исправления ситуации.
«Мы хотим исследовать эти вопросы», — поделился планами ученый.
Перспективы на будущее
Прошедшие исследования отвечают духу нового Политехнического института. Эта модель взята за основу образования в Rensselaer. Поскольку исследования были совместными, они проходили по нескольким направлениям, и вела их огромная команда специалистов:
- Так, профессор Вашишт и сотрудники его лаборатории тесно сотрудничали с учеными канадского Университета Макгилла.
- К работе были привлечены исследователи Саутгемптонского университета из Соединенного Королевства.
- Университет Патры Греции тоже присоединился к исследованиям.
- Также приняли участие исследователи Орхусского и Венского Технологического Университета.
Каждая группа ученых внесла свой вклад в общее дело, а выводы всей команды теперь могут быть применены в отношении аналогичных процессов, протекающих в соединительных тканях. Полученные результаты позволят изменить подходы к лечению при аномальных уровнях фосфорилирования остеопонтина.
Как считают ученые, эти процессы характерны не только для костных тканей, нарушение фосфолирирование может вызвать негативные изменения в других структурах организма. Ведь остеопонтин находится не только в костях, но также в почечных и других тканях. Ученые считают, что проведенное ими исследование поможет пролить свет на другие процессы, которые протекают в нашем организме.
