Учёные обнаружили аварийный путь для выживания клеток с повреждёнными белками

Повреждённые кислородными радикалами белки клетки обычно химически "метятся" для уничтожения. Однако существует "аварийный путь", который обходит строгий протокол и может устранять повреждения даже без предварительной метки.

Международная исследовательская группа под руководством учёных из Техниона обнаружила альтернативный способ устранения повреждённых белков в условиях стресса от "кислородных радикалов". Это может происходить, например, в клетках слабеющего человеческого сердца при плохом клеточном дыхании, когда клетки испытывают кислородное голодание (гипоксию) из-за плохого усвоения кислорода.

Ключевое открытие: при вступлении клеток в "аварийный протокол" может происходить переход от жёстко контролируемого процесса устранения белков к менее строгому механизму. Этот переход позволяет "очистить" токсичные белки до того, как их уровень токсичности станет слишком высоким.

Исследование было опубликовано 26 октября 2021 года в журнале Nature Communications. Учёные изучили несколько "протеасом" — белковых комплексов, которые химически разрушают ненужные или повреждённые клеточные белки. Они обнаружили, что повышенный уровень одного из типов протеасом, 20S, способствует выживанию клеток, даже находящихся в стрессе из-за повреждённых белков.

Функциональные и повреждённые человеческие клетки постоянно перерабатываются: система убиквитина (Нобелевская премия по химии 2004 года) химически "метит" и нацеливает на удаление белки, находящиеся в стрессе. При этом некоторые интактные и функциональные белки также могут попадать в "молекулярную установку для утилизации" — 20S протеасому — вместе с токсичными белками, предназначенными для уничтожения. Однако, вместо вреда, такой режим работы 20S протеасомы может помогать клеткам быстро удалять токсичные белки.

В заключении авторы выдвигают интересное предположение, что этот аварийный путь может помочь даже повреждённым клеткам выдерживать периоды стресса и позволить им "стареть изящно".

В исследовании участвовали профессора Техниона Индраджит Саху, Майкл Гликман, Ашраф Брик и Одед Клейфельд, профессор Шарлин Дэй из Пенсильванского университета (США) и исследовательская группа профессора Яо Конга из Шанхайского института биохимии и клеточной биологии Китайской академии наук.