Новые белки деградации показывают путь к выживанию клетки
Исследования учёных из Токийского технологического института и их коллег выявили два белка, которые индуцируют деградацию определённых клеточных компонентов, чтобы помочь клетке выжить в условиях ограничения питательных веществ.
Процесс деградации клеточных компонентов, известный как аутофагия, связан с несколькими заболеваниями. Хотя недавние исследования предполагали, что селективная аутофагия, направленная на конкретные компоненты, также может отвечать за поддержание здорового состояния клетки — гомеостаза, — масштабы этих процессов были неизвестны. Теперь исследователи идентифицировали два новых белка, которые запускают селективную аутофагию, и показали их роль в сохранении клетки в условиях нехватки питательных веществ.
Исследователи сосредоточились на дрожжах Saccharomyces cerevisiae. Во время селективной аутофагии аутогафосомальная мембрана окружает мишень через связывание рецепторов аутофагии с белками Atg8. Ища белки, связывающиеся с Atg8 у дрожжей, Хитоси Накатогава и коллеги идентифицировали два новых белка-рецептора аутофагии: Atg39 и Atg40.
Уровни Atg39 и Atg40 повышались в присутствии химического вещества рапамицина, имитирующего азотное голодание. Дальнейшие исследования связали эти два белка с аутофагией определённого клеточного компонента — эндоплазматического ретикулума (ЭР) — в условиях азотного голодания. Эти же условия запускали деградацию части ядра с помощью Atg39; этот белок локализовался в особой части ЭР, окружающей ядро. Atg40 локализовался в других областях ЭР и опосредовал их деградацию.
- Блокировка деградации ядра с помощью Atg39 приводила к гибели клеток в условиях азотного голодания.
- Было предположено, что Atg40 соответствует человеческому белку, кодируемому геном FAM134B, причинным геном наследственной сенсорной и автономной невропатии.
"Наши результаты дают фундаментальное представление о патофизиологических ролях и механизмах 'ЭР-фагии' и 'нуклеофагии' у других организмов", — объясняют исследователи. Требуются дальнейшие исследования, чтобы определить, какие именно компоненты ЭР должны быть деградированы, а также является ли целью этого процесса аутофагии удаление материала или обеспечение доступности веществ через его расщепление.
Открытие белков-рецепторов аутофагии
Известная роль Atg8 в инкапсуляции клеточных компонентов, подлежащих деградации, побудила исследователей искать белки, связывающиеся с Atg8 в S. cerevisiae. Они использовали масс-спектрометрию иммунопреципитатов Atg8 и идентифицировали белки Ylr312c и Yor152c, которые назвали Atg39 и Atg40 соответственно.
Роль Atg39 и Atg40
Предыдущие работы показали, что ЭР эффективно деградирует в условиях азотного голодания. Исследователи пометили ЭР зелёным флуоресцентным белком, чтобы отслеживать его, и обнаружили, что нокаут (отключение) либо Atg39, либо Atg40 частично блокировал процесс аутофагии ЭР в условиях низкого содержания азота, а нокаут обоих белков блокировал его почти полностью.
Дальнейшие исследования также показали, что Atg39 приводит к деградации компонентов ядра — нуклеофагии. Исследователи наблюдали аномальную морфологию ядра у мутантов atg39, которые были менее жизнеспособны, чем клетки дикого типа при недостатке азота. Они предполагают, что мутантные клетки atg39 становятся более восприимчивыми к гибели в условиях депривации азота из-за неспособности осуществлять нуклеофагию.
Хотя селективная аутофагия ЭР в условиях азотного голодания значительно блокировалась нокаутом Atg40, жизнеспособность клетки не снижалась. Исследователи предполагают, что опосредованная Atg40 ЭР-фагия становится критически важной при других условиях.