Исследователи из Гейдельберга получили новое представление о функции белка, связанного с пресенилином, в модельном организме пекарских дрожжей в отношении регуляции снабжения клеток питательными веществами: этот мембранный белок представляет собой протеазу под названием Ypf1. Он регулирует количество переносчиков питательных веществ, попадающих на поверхность клетки, и контролирует поглощение питательных веществ из окружающей среды клетки, что показали исследователи из Центра молекулярной биологии доктора Мариуса Лемберга из Гейдельбергского университета.
По словам доктора Лемберга, у людей родственный ген пресенилина-1 при мутации является одним из факторов, которые приводят к наследственной ранней и тяжелой форме болезни Альцгеймера. Ученый сотрудничал с коллегами в Реховоте, Мюнхене и Фрайбурге.
Их результаты опубликованы в журнале «Molecular Cell».Когда команда доктора Лемберга начинала свою работу, было известно только, что Ypf1 принадлежит к необычному классу мембранных протеаз. Эти протеазы представляют собой ферменты, которые способны расщеплять пептидные цепи внутри клеточных мембран.
Однако, несмотря на обширные знания в области генетики дрожжей, а также недавно разработанные биохимические анализы, функция Ypf1 в этом процессе оставалась неизвестной. «Поскольку протеазы, подобные Ypf1, работают на перекрестке основных клеточных процессов, их физиологические задачи и изучение их субстратов являются важной областью исследований», — говорит доктор Лемберг, которая тесно сотрудничала с доктором Майей Шульдинер из Института науки Вейцмана. в Реховоте (Израиль).Прорыв в понимании Ypf1 произошел с количественными исследованиями протеома, то есть всех белков в клетке. В ходе этих экспериментов исследователи наблюдали, что в отсутствие протеазы Ypf1 высокоаффинный переносчик цинка накапливается в отдельных фракциях клеточной мембраны. Более того, с помощью систематических подходов исследователи смогли продемонстрировать, что Ypf1 обычно регулирует, сколько из этих переносчиков питательных веществ достигают поверхности клетки.
Таким образом, протеаза контролирует поступление питательных веществ из окружающей среды. Молекулярные биологи также доказали, что Ypf1 напрямую взаимодействует с компонентами так называемого ER-ассоциированного пути деградации (ERAD), чтобы избавиться от избыточных белков-переносчиков.По словам доктора Лемберга, протеаза Ypf1 также позволяет дрожжевым клеткам «ощущать» изменения в уровне питания и реагировать, когда поступление питательных веществ снижается и ограничения функций клеток неизбежны.
Тогда сокращение транспортеров приостанавливается. «Протеаза Ypf1 позволяет дрожжевым клеткам подготовиться к голоданию. Этот процесс так же важен для одноклеточных организмов, как функциональный мозг для животных », — подчеркивает исследователь из Гейдельберга. Как говорит доктор Лемберг, эти новые идеи формируют основу для молекулярного понимания того, как клетки контролируют состав своих мембран.
Ученые надеются также сделать выводы о происхождении болезней человека, таких как наследственная форма болезни Альцгеймера с ранним началом.