Секреторная способность клетки контролируется процессом, известным как ответ развернутого белка (UPR). Центральной задачей UPR является обнаружение неправильно свернутых белков, то есть белков, которые не имеют правильной формы для выполнения своей работы.
Эти неправильно свернутые белки опасны, поскольку они могут агрегироваться с другими белками, образовывать сгустки и блокировать различные клеточные функции. UPR может остановить этот порочный круг, возникающий из-за накопления неправильно свернутых или развернутых белков, помогая разрушить сгустки и способствуя рефолдингу белка. Таким образом, UPR играет ключевую роль в секреторных клетках, но также защищает другие клетки организма от стрессов, связанных с накоплением развернутых или неправильно свернутых белков.
Но есть одна загвоздка: вирусы и опухолевые клетки также могут использовать UPR в своих целях, позволяя им расти более быстрыми темпами и препятствовать иммунному ответу организма. Более того, длительная активация UPR может приводить клетки к гибели клеток.Клетки, в которых активирован UPR, могут производить большее количество белков, но они также становятся более чувствительными — что-то вроде точно настроенного гоночного автомобиля.
Как объясняет Роберт Эрнст: «В то время как гоночный автомобиль часто выходит из строя после прохождения сотни сверхбыстрых кругов из-за перегрева двигателя, трактор (представляющий нормальную клетку тела) будет продолжать двигаться вверх и вниз по полю намного дольше, но также намного медленнее. До сих пор не было известно, почему эти высокопроизводительные элементы намного более чувствительны.Команда под руководством профессора Эрнста решила эту загадку и описала, как UPR распознает липиды мембран и соответственно реагирует на них. Работая в тесном сотрудничестве с учеными из Университета Гете и Института биофизики Макса Планка, расположенных во Франкфурте, исследовательская группа из Департамента медицинской биохимии и молекулярной биологии Саарландского университета определила новый механизм, который приводит к активации UPR и может вызывают длительный стресс в клетках.
Согласно этому новому механизму UPR активируется не только неправильно свернутыми белками, но и аномальными липидными составами мембран. Секреторные клетки особенно чувствительны к этим изменениям, потому что они уже активировали свой UPR для производства большего количества белков и, следовательно, подвержены риску «перегрева» — точно так же, как двигатель гоночного автомобиля, описанный выше.
Исследование позволяет по-новому взглянуть на активную роль биологических мембран, которая может изменить наше понимание множества болезней.За последние несколько лет исследования в Японии, Великобритании и США предоставили все больше свидетельств неожиданной роли мембранных липидов. В 2011 году Питер Уолтер и Дэвид Рон, пионеры в области UPR человека, сформулировали, что взаимосвязь между мембранными липидами и UPR остается центральным нерешенным вопросом в этой области.
Теперь это решено.«Чтобы увеличить производство и секрецию белков, UPR регулирует более пяти процентов всех генов человека», — объясняет Роберт Эрнст. «Теперь у нас есть концептуальная основа, чтобы понять, почему профессионалы секреторной группы сверхчувствительны к изменениям их мембранных липидов, вызванным диетой».
Новости о результатах быстро распространились, и влиятельный журнал Nature Reviews Molecular Cell Biology опубликовал комментарий к статье, опубликованной в Molecular Cell.
