Исследователи изучили удаление отходов в клетках, определив сегменты белка, играющие роль в расщеплении РНК и ДНК

Накопление отходов в клетках, таких как избыточные белки и фрагменты генетического материала (ДНК и РНК), может привести к заболеваниям. Например, предполагается связь между болезнью Альцгеймера и мутациями, нарушающими клеточное "удаление мусора". Подавление расщепления ДНК и РНК у мышей вызывает серьёзные аутоиммунные заболевания.

Исследователи из Центра Макса Дельбрюка и Кильского университета детально изучили этот процесс, сфокусировавшись на ферменте PLD3, ответственном за расщепление отходов. Их работа опубликована в журнале Nucleic Acids Research.

Мутации в гене PLD3 повышают риск болезни Альцгеймера

PLD3 принадлежит к семейству ферментов, расщепляющих клеточные жиры в лизосомах. Однако исследования показали, что PLD3 на самом деле расщепляет ДНК и РНК.

"Мы изучаем ген PLD3 уже некоторое время, поскольку несколько лет назад стало ясно, что его мутации могут быть вовлечены в развитие болезни Альцгеймера", — говорит профессор Маркус Дамме.

Структурный анализ раскрывает механизм

Используя кристаллографический анализ, учёные определили структуру фермента PLD3:

• Две молекулы белка PLD3 объединяются, образуя димер — особенность, не наблюдаемая у других ферментов этого семейства. Это, вероятно, стабилизирует белок.
• Были идентифицированы два специфических сегмента белка, играющих ключевую роль в расщеплении РНК и ДНК.
• Исследователи получили структурное изображение PLD3 как с связанной РНК, так и без неё.

"Теперь мы можем получить общее представление о механизме реакции", — говорит доктор Иветта Роске, структурный биолог.

Значение для понимания болезней

Работа предоставила первое структурное доказательство расщепления ДНК и РНК ферментом PLD3. Обнаруженные ключевые области белка, вероятно, изменены у пациентов с болезнью Альцгеймера, что указывает на возможный механизм заболевания.

"Наше исследование предоставило карту белка", — говорит Седрик Каппель. Эта "карта" позволит в будущем изучать, какие области PLD3 критически важны для его функции и что происходит при их изменении, что приблизит к пониманию его роли в заболеваниях.