Részletes képek a véralvadásban kulcsfontosságú különleges molekuláról

A vérrögök fő alkotórésze, a fibrin nevű fehérje rendkívül sokoldalú polimer. Egyfelől sérüléskor rosthálózatot képez, amely megakadályozza a további vérvesztést, miközben hajlékony és rugalmas marad. Másfelől a fibrin szolgáltat "állványzatot" a trombusoknak, azaz a véredényeket elzáró vérrögöknek, amelyek súlyos betegségeket, például szívinfarktust okozhatnak. A fibrin tulajdonságainak megismerése tehát nagyon fontos az orvostudomány szempontjából is.

A legfontosabb kérdés: mitől marad a fibrin olyan erős és mégis olyan nyúlékony a sebgyógyulás és a véráramlás okozta erőhatások közepette? A kérdés megválaszolása a Pennsylvaniai Egyetem kutatócsoportjának sikerült. A kutatók szerint a fibrin különleges tulajdonságait az úgynevezett fehérje-széttekeredés (protein unfolding) nevű folyamat magyarázza. Eredményeikről a Science legutóbbi számában számolnak be.

Fehérje-széttekeredés

A fibrin tulajdonságait vizsgáló korábbi munkára támaszkodva John Weisel professzor és munkatársai a különböző erőhatásoknak kitett fibrinrögök mechanikáját vizsgálták a makroszkopikus méretektől egészen a molekuláris szintig. A kutatók azt tapasztalták, hogy az egyedi fibrinrostok normális esetben véletlenszerűen rendeződnek el a vérrögben, szövevényes hálózatot alkotva. Ha azonban a rögöt megnyújtják, a rostok kezdenek az erőhatás irányával párhuzamosan elrendeződni. Ha a feszítés folytatódik, a rög megnyúlik és hosszabb lesz, a térfogata azonban csökken - ami igen meglepte a kutatókat. Weisel szerint ez rendkívül szokatlan, alig néhány más anyagnál fordul még elő.

Egy szívinfarktusos beteg koszorúeréből származó vérrög színezett pásztázó elektronmikroszkópos képe. A fibrinrostok barnák, a vérlemezkék szürkék, a vörösvérsejetek pirosak, a fehérvérsejt zöld (hamisszínes kép). A képen kinagyítva látható a megnyújtott, széttekeredett fibrinrostok számítógépes modellje

A térfogatcsökkenés biztos jele volt annak, hogy valami váratlan dolog zajlik le a fibrinrostok nyújtásakor. A rostok egymás melletti, illetve a szálak rostokon belüli elcsúszása nem jöhetett szóba magyarázatként, mivel a rostok keresztben összekapcsolódnak. A kutatók matematikai modellel és röntgendiffrakciós adatokkal is alátámasztották, hogy ténylegesen széttekeredés (unfolding) játszódik le.

A térfogatcsökkenés magyarázata

A protein-széttekeredés azt is megmagyarázza, miért csökken a rostok térfogata nyújtáskor. "Amikor szétcsavarjuk a fehérjéket, akkor olyan részeket teszünk szabaddá, amelyek normális esetben a molekula belsejébe vannak zárva" - magyarázza Weisel. "Ezek ráadásul hidrofóbok, azaz nem akarnak a víz közelében lenni. Így tehát a szétcsavart proteinszerkezetek kölcsönhatásba lépnek egymással e hidrofób részek révén, és a víz kilökődik a molekulából. Ezt láthatjuk, amikor megnyújtjuk a fibrint, és háromszoros nyújtás hatására ezért csökken majdnem a tizedére az egész rög térfogata."

A fibrinrostok rendkívüli nyújthatóságát szemléltető videó

A fibrinnek ez a nagymértékű molekuláris szintű nyújthatósága teszi lehetővé, hogy a fibrinrög elviselje azt a nyújtást és húzást, aminek ki van téve a sebgyógyulás folyamán. Ráadásul eközben elég áteresztő marad ahhoz, hogy lehetővé tegye saját maga lebontását az enzimek által, amikor már nincs rá szükség.

"Minél többet tudunk a vérrögképződés mechanizmusáról, annál nagyobb lehetőségek nyílnak meg előttünk, hogy szabályozzuk és módosítsuk azt. Ez valószínűleg a trombózisos és vérzési rendellenességek új kezelési eljárásainak kifejlesztéséhez vezet" - vélekedik Weisel. A fibrin szokatlan jellemzői miatt helyet kaphat az új szintetikus anyagok tervezésében és kifejlesztésében is.

Forrás: Science/AAAS