Джерун Рулофс, доцент кафедры биологии и научный сотрудник Центра исследований рака имени Джонсона, провел исследование, посвященное конкретному этапу сборки протеасом.Протеасомы — это комплексы внутри клеток, которые отвечают за деградацию поврежденных и ненужных белков, которые, в свою очередь, поддерживают здоровье клеток. Протеасомы образуются, когда 66 компонентов соединяются в правильном порядке.
Этот процесс управляется рядом шаперонов, специфичных для протеасомы.«Этот процесс очень похож на самостоятельную сборку мебели», — сказал Рулофс. «Если вы покупаете комод в Ikea, вы получаете кучу деталей и используете инструменты, чтобы собрать их, прежде чем у вас появится функциональный комод.
Это та же концепция, что и у нас в клетке. Мы начинаем с группы белковых субъединиц и шаперонов. функционируют как инструменты, которые помогают в создании подкомплексов, которые похожи на ящики и раму комода. Затем они собираются вместе для создания конечного продукта, которым в случае клетки является протеасома. После того, как этот конечный продукт создан, эти инструменты можно использовать повторно ".
Исследование показало, как два из этих инструментов, протеасом-специфические шапероны Pba1 и Pba2, работают на молекулярном уровне, помогая в образовании протеасом.Эксперименты и математические модели показали, что эти шапероны важны для предотвращения объединения подкомплекса, известного как регулирующая частица, с основной частицей до того, как частица полностью сформируется.Исследователи обнаружили, что если коровая частица не была полностью сформирована, она плотно связала эти шаперонные «инструменты» с собой и использовала их в качестве щита, чтобы отклонить регуляторную частицу, когда она пыталась связать и сформировать протеасому.
Команда обнаружила, что "переключатель сродства" срабатывает, когда основная частица становится более развитой. В результате коровая частица более слабо удерживала «инструменты» шаперона, которые высвобождались, чтобы позволить регуляторной частице связываться и формировать протеасому.«Без этой регуляции переключения аффинности образование протеасомных комплексов будет значительно менее эффективным», — сказал Прашант Вани, докторант из Индии, который провел большую часть работы. «Наши данные и математические модели, полученные нашими сотрудниками из Университета Канзаса, показывают, что переключение помогает предотвратить тупик, который представляет собой накопление комплексов, застрявших в частично сформированном нефункциональном состоянии».Исследователи полагают, что клетки разработали механизм переключения сродства для протеасом, чтобы предотвратить сборку неполных и дефектных частей для сборки этих «молекулярных машин».
Рулофс сказал, что понимание того, как работает этот сложный и запутанный процесс сборки протеасом, может помочь ученым управлять им для улучшения здоровья человека.«По мере того как люди стареют, клеточные условия и клеточный ландшафт меняются», — сказал Рулофс. «Эти изменения чаще происходят у людей с болезнью Альцгеймера, чем у людей, не страдающих этой болезнью. Однако в настоящее время у нас недостаточно знаний о том, как работают эти молекулярные процессы, чтобы действительно знать, где проблема в клетках».
Рулофс провел исследование с Вани; Алекс Ондрачек, старший специалист по микробиологии, Топика; и Майкл Роуленд и Эрик Дидс из Канзасского университета.«Созревание коровой частицы протеасомы вызывает переключатель аффинности, который контролирует ассоциацию регуляторных частиц», — недавно было опубликовано в научном журнале Nature Communications.