Исследователи из Университета Дьюка в Северной Каролине и Сингапуре показали, что клетка распознает накопление этих неправильно свернутых белков и реагирует, перетасовывая свою рабочую нагрузку, подобно тому, как находящийся в стрессе сотрудник может временно переместить бумаги из переполненного почтового ящика в ящик для мусора.Исследование, опубликованное 11 сентября 2014 года в журнале Cell, может дать представление о заболеваниях, которые возникают в результате накопления неправильно свернутых белков, таких как болезнь Альцгеймера, БАС, болезнь Хантингтона, болезнь Паркинсона и диабет 2 типа.«Мы определили совершенно новый механизм реакции клетки на стресс», — сказал Кристофер В. Никчитта, доктор философии, профессор клеточной биологии в Медицинской школе Университета Дьюка. «По сути, клетка модифицирует организацию своего механизма производства белка, чтобы разделить задачи на части».Общая архитектура и рабочий процесс этих сотовых фабрик были изучены на протяжении десятилетий.
Во-первых, главный план ДНК, который прочно закреплен в ядре каждой клетки, транскрибируется в информационную РНК или мРНК. Затем эта рабочая копия перемещается к рибосомам, стоящим на поверхности более крупной структуры в форме гармошки, называемой эндоплазматической сетью (ER). Рибосомы на ER — это крошечные сборочные линии, которые транслируют мРНК в белки.Когда клетка подвергается стрессу из-за перегрева или голода, ее белки перестают правильно складываться.
Эти развернутые белки могут вызвать сигнал тревоги, называемый реакцией развернутого белка или UPR, чтобы замедлить сборочную линию и очистить неправильно свернутые продукты. Никчитта задалась вопросом, может ли реакция на стресс также использовать другую тактику для решения проблемы.В этом исследовании Никчитта и его коллеги обрабатывали клетки тканевой культуры вызывающим стресс агентом под названием тапсигаргин.
Затем они разделили клетки на две группы — те, которые содержат мРНК, связанные с рибосомами в эндоплазматическом ретикулуме, и те, которые содержат мРНК, связанные со свободно плавающими рибосомами в соседнем заполненном жидкостью пространстве, известном как цитозоль.Исследователи обнаружили, что когда клетки подвергались стрессу, они быстро перемещали мРНК из эндоплазматического ретикулума в цитозоль. Как только стресс был устранен, мРНК вернулись на свои места на производственном этаже эндоплазматического ретикулума.«Вы можете замедлить производство белка, но иногда замедления рабочего процесса недостаточно», — сказал Никчитта. «Вы можете активировать гены, чтобы помочь пережевывать неправильно свернутые белки, но иногда они накапливаются слишком быстро.
Здесь мы обнаружили механизм, который делает один лучше — он фактически приостанавливает все. Как только все возвращается в норму, мРНК становятся освобожден от схемы удержания ".Интересно, что исследователи обнаружили, что перемещение рибосом между ER и цитоплазмой во время стресса влияет только на подмножество мРНК, которые вызывают секретируемые белки, такие как гормоны, или мембранные белки, такие как рецепторы фактора роста — типы белков, которые вызывают стрессовую реакцию. если они неправильно сложены. Они еще не уверены, что это значит.
Никчитта в настоящее время занимается поиском факторов, которые в конечном итоге определяют, какие механизмы задействуют клетки во время стрессовой реакции. Он уже определил одного многообещающего кандидата и хочет увидеть, как клетки реагируют на стресс, когда этим фактором манипулируют.