Биологи детально изучили стрессовый ответ в клетках

Новое исследование лаборатории Захера в Университете Вашингтона в Сент-Луисе, опубликованное в Molecular Cell, углубляется в механизмы, лежащие в основе реакции клеток на стресс.

Когда клетки сталкиваются с проблемами, такими как нехватка питательных веществ, они активируют ответ, известный как интегрированный стрессовый ответ (ISR), который производит специфические белки, помогающие клеткам выжить.

«Одним из ключевых белков, производимых в этом процессе, является фактор транскрипции Gcn4, — объяснил исследователь Хани Захер. — Это означает, что этот белок попадает в ядро и регулирует экспрессию сотен генов». Это опосредованное Gcn4 регулирование приводит к производству белков, которые помогают клеткам адаптироваться и выживать в стрессовых условиях.

Помимо ISR, клетки также полагаются на путь Target of Rapamycin (TOR) для регуляции производства белков, частично контролируемый белком eIF4E. Этот фактор инициации трансляции, который есть у всех эукариот, отвечает за рекрутирование рибосом — белковосинтезирующего аппарата клетки — к мРНК перед началом трансляции. Лаборатория Захера исследовала, что происходит с производством белка, когда elF4E удаляли из уравнения в дрожжевых клетках. Они обнаружили, что отсутствие eIF4E привело к увеличению производства Gcn4.

«То, как Gcn4 трансляруется в этих условиях, было удивительным, потому что он обычно производится с помощью уникального механизма, основанного на трансляции, в ответ на процесс ISR», — сказал Захер. Примечательно, что они обнаружили, что трансляция Gcn4 происходила через механизм, отличный от типичного пути стрессового ответа.

Но эти находки были лишь первой частью исследования. «Мы хотели создать модель, объясняющую это наблюдение», — сказал Захер. Модель, разработанная лабораторией Захера, предполагает, что увеличение производства Gcn4 в отсутствие eIF4E может быть связано с изменениями в скорости, с которой рибосомы движутся вдоль генетических инструкций. Это изменение скорости может быть обусловлено повышенными локальными концентрациями фактора eIF4A, который помогает рибосоме перемещаться вдоль мРНК.

«Мы пытаемся понять, как скорость рибосомы может использоваться в качестве индикатора клеточных условий», — объяснил Захер.

Эти результаты дают ценное представление о сложных механизмах, лежащих в основе клеточных реакций на стресс, и могут иметь значение для понимания того, почему некоторые виды рака изменяют концентрации факторов трансляции, таких как eIF4E и eIF4A.