Белок-напарник ASPL играет двойную роль в сборке и разборке стрессовых гранул
Стрессовые гранулы — это капелькоподобные белковые скопления, которые временно защищают хрупкую РНК от клеточного стресса, такого как токсины. Белок VCP необходим для разборки стрессовых гранул, и его мутации связаны с нейродегенеративными заболеваниями. Однако у VCP есть белковый партнер, ASPL, чья роль до сих пор была неясна.
Ученые из Детской исследовательской больницы Сент-Джуд обнаружили, что ASPL регулирует разборку стрессовых гранул, облегчая фосфорилирование VCP. Кроме того, они выяснили, что ASPL способствует сборке стрессовых гранул независимо от VCP, стабилизируя взаимодействия между основными белками гранул.
Результаты, опубликованные в Science Advances, дают ключевое представление о связи между стрессовыми гранулами и нейродегенеративными заболеваниями.
Стрессовые гранулы строго регулируются: они образуются только во время стресса (например, теплового шока или инфекции) и разбираются после его устранения. Мутации в таких белках, как VCP, могут нарушить этот цикл, приводя к аномальному накоплению белков и состоянию, называемому мультисистемной протеинопатией.
"Мутации VCP обнаруживаются у пациентов с мультисистемной протеинопатией, которая включает боковой амиотрофический склероз, лобно-височную деменцию и болезнь Педжета костей", — сказала автор-корреспондент Мондира Кунду. — "Способность VCP разбирать РНК-белковые комплексы, такие как стрессовые гранулы, нарушена болезнетворными мутациями".
ASPL, VCP и ULK работают вместе для разборки стрессовых гранул
Обнаружив, что VCP и ASPL взаимодействуют с белком ULK, также участвующим в регуляции разборки гранул, команда Кунду решила изучить эту взаимосвязь.
Исследователи обнаружили, что ASPL необходим для выполнения ULK своей функции — фосфорилирования VCP. Фосфорилирование активирует VCP, который удаляет ключевой белок стрессовых гранул G3BP, что приводит к их разборке. Без фосфорилирования VCP гранулы сохраняются.
Эти данные согласуются с тем, что происходит при мультисистемной протеинопатии.
"Некоторые болезнетворные мутанты VCP хуже взаимодействуют с ASPL и ULK и также имеют дефекты разборки стрессовых гранул", — пояснила Кунду. — "Восстановление фосфорилирования VCP восстанавливает разборку, что позволяет предположить, что эти мутации снижают связывание VCP с ASPL и последующее фосфорилирование ULK".
ASPL действует самостоятельно, помогая собирать стрессовые гранулы
Неожиданно исследователи также обнаружили, что сверхэкспрессия ASPL резко увеличивает образование стрессовых гранул. Удаление ASPL приводило к образованию меньших и более медленно формирующихся гранул. Это указывает на роль ASPL в сборке стрессовых гранул, но без участия VCP.
"Мы создали клеточные линии, экспрессирующие версию ASPL, которая не может связываться с VCP, и обнаружили, что в этих клетках не было проблем со сборкой гранул, но разборка происходила плохо", — сказала Кунду. — "Это показало, что ASPL способствует сборке стрессовых гранул, а взаимодействие ASPL с VCP важно для эффективной разборки".
Механизм сборки оказался связан с белком G3BP.
"Удаление ASPL уменьшало взаимодействия между компонентами стрессовых гранул, снижая вероятность их образования", — объяснила Кунду. — "Эксперименты по восстановлению флуоресценции показали, что ASPL изменяет взаимодействия G3BP с другими белками, делая сеть менее стабильной без ASPL".
Эти открытия добавляют нюансов в понимание регуляции стрессовых гранул, расширяя представления о системе сдержек и противовесов в этом процессе и указывая на потенциальные пути развития заболеваний.
"Ключевой вопрос заключается в том, может ли нарушение взаимодействия ASPL–VCP, специфически через ASPL, имитировать мультисистемную протеинопатию", — сказала Кунду. — "Это самое большое недостающее звено на данный момент, и мы его исследуем".