ஹீலியோசோவன் ராஃபிடோசிஸ்டிஸ் கான்ட்ராக்டிலிஸ் வெளிப்புற தூண்டுதலை சந்தித்த பிறகு சில மில்லி விநாடிகளில் அதன் ஆக்சோபோடியாவை திரும்பப் பெறுகிறது. ஜப்பானின் ஒகாயாமா பல்கலைக்கழக ஆராய்ச்சியாளர்கள், மைக்ரோடூபுல் இயக்கவியல் இந்த உடனடி கை சுருக்கத்திற்கு திறவுகோலாக உள்ளது என்று தெரிவிக்கின்றனர். கடன்: ஒகயாமா பல்கலைக்கழகத்தில் இருந்து மோட்டோனோரி ஆண்டோ

சுற்றுச்சூழலில் ஏற்படும் மாற்றங்களுக்கு பதிலளிக்கும் விதமாக ஹீலியோசோவான் ஆயுதங்களை விரைவாக திரும்பப் பெறுவதற்கு காரணமான மரபணுக்கள் மற்றும் புரதங்களை ஆராய்ச்சியாளர்கள் கண்டுபிடித்துள்ளனர். செல் இயக்கத்தின் மிக வேகமாக அறியப்பட்ட எடுத்துக்காட்டுகளில் இதுவும் ஒன்றாகும்.

ராஃபிடோசிஸ்டிஸ் கான்ட்ராக்டிலிஸ் ஹீலியோசோவா குழுவில் உள்ள ஒரு வகை யூகாரியோட், புதிய, உப்பு மற்றும் கடல் நீரில் காணப்படுகிறது. இந்த உயிரினங்கள் “சூரிய புழுக்கள்” என்று அழைக்கப்படுகின்றன, ஏனெனில் அவற்றின் கதிர் போன்ற விரல் போன்ற கைகள் அல்லது ஆக்சோபோடியா, அவை சூரியனைப் போன்ற தோற்றத்தை அளிக்கிறது.

என்ற ஆக்சோபோடியா ஆர். கான்ட்ராக்டிலிஸ் நுண்குழாய்களை உருவாக்கும் ஆல்பா-பீட்டா டூபுலின் ஹீட்டோரோடைமர்களால் ஆனது. தூண்டுதலுக்கு பதிலளிக்கும் வகையில் அதன் கைகளை விரைவாகப் பின்வாங்கும் திறன் இருந்தபோதிலும், இந்த விரைவான கை சுருக்கத்தின் பின்னணியில் உள்ள வழிமுறை ஒரு மர்மம்.

இதற்காக, ஜப்பானின் ஒகயாமா பல்கலைக்கழகத்தைச் சேர்ந்த பேராசிரியர் மோட்டோனோரி ஆண்டோ, டாக்டர் ரிசா இகேடா (இருவரும் செல் உடலியல் ஆய்வகத்திலிருந்து), மற்றும் இணைப் பேராசிரியர் மயூகோ ஹமாடா (உஷிமாடோ மரைன் இன்ஸ்டிட்யூட்டில் இருந்து) உள்ளிட்ட ஆராய்ச்சியாளர்கள் குழு, இதில் உள்ள வழிமுறையை ஆராய்ந்தது. வாழும் உலகில் வேகமான செல் இயக்கங்களில் ஒன்றில்.

எனவே, இது எல்லாம் எங்கிருந்து தொடங்கியது? தங்களின் ஆய்வின் பின்னணியில் உள்ள உந்துதலைப் பகிர்ந்து கொண்ட பேராசிரியர் ஆண்டோ, “சமீபத்தில், ஒகயாமா மாகாணத்தில் உள்ள பல்வேறு ஹைட்ரோஸ்பியர்களில் பலவிதமான ஹீலியோசோவான்கள் கண்டுபிடிக்கப்பட்டுள்ளன, இது பலவற்றை தெளிவுபடுத்துகிறது.[{” attribute=””>species of sun worms inhabit the same environment. We are trying to unravel the mysteries around these protozoans and gradually expand the horizons of our knowledge.”

The authors started their investigation by immunolabelling the tubulin protein and observing its movement before and after axopodial contraction. They found that before shortening, tubulins were arranged systematically all along the length of the axopodia, but after axopodial withdrawal, those swiftly accumulated at the cell surface. This led them to believe that during the rapid axopodial withdrawal, the microtubules broke down into tubulin instantly. However, microtubule degradation is generally not a rapid phenomenon; it progresses rather slowly.

How then, could R. contractilis achieve this change so quickly?

The researchers hypothesized that this was possible if the microtubules split at multiple sites simultaneously. To validate their hypothesis, the authors set out to find the proteins and genes involved in the instant cleavage of microtubules in R. contractilis. Their findings were recently published in The Journal of Eukaryotic Microbiology.

The researchers performed de novo transcriptome sequencing (analysis of the genes expressed at a particular time in a cell) and identified close to 32,000 genes in R. contractilis. This gene set was most similar to that found in protozoans (which are single-celled organisms), followed by metazoans (multicellular organisms with well-differentiated cells; this includes humans, and other animals).

Homology and phylogenetic analysis of the obtained gene set revealed several genes (and their corresponding proteins) involved in microtubule disruption. Among these, the most important ones were katanin p60, kinesin, and calcium signaling proteins. Katanin p60 was involved in controlling the axopodial arm length. Several duplicates of kinesin genes were found. Among the identified kinesins, kinesin-13, a major microtubule destabilizing protein, was found to play an important role in the rapid contraction of axopodia. Calcium signaling genes regulate the entry of calcium ions into the cell from its surroundings and the induction of axopodial withdrawal.

The researchers also noticed a lack of genes linked with flagellar formation and motility, indicating that the axopodia of R. contractilis have not evolved from flagella. Although many genes remain unclassified, the newly established gene set will serve as a reference for future studies aiming to understand the axopodial motility of R. contractilis.

Heliozoan axopodia can function as a sensitive sensor. They can detect minute changes in their environment, e.g., the presence of heavy metal ions and anticancer drugs. Discussing their vision for the future, Professor Ando shares, “We believe that the axopodial response of heliozoa can be used as an index to develop temporary detection and monitoring devices for environmental and tap water pollution. It can also be used as a novel bioassay system for the primary screening of novel anticancer drugs. In the future, we plan to continue to work together as a team to enhance basic and applied research on these organisms.”

Heliozoans have proved yet again that a single cell has immense potential to change the world. We wish the authors success in turning their vision to reality!

Reference: “De novo transcriptome analysis of the centrohelid Raphidocystis contractilis to identify genes involved in microtubule-based motility” by Risa Ikeda, Tosuke Sakagami, Mayuko Hamada, Tatsuya Sakamoto, Toshimitsu Hatabu, Noboru Saito and Motonori Ando, 21 November 2022, Journal of Eukaryotic Microbiology.
DOI: 10.1111/jeu.12955

The study was funded by the Japan Society for the Promotion of Science and the Research Institute of Marine Invertebrates.