Исследование раскрывает механизм редокс-независимого клеточного ответа на стресс

Окислительный стресс возникает при накоплении активных форм кислорода (АФК), которые нарушают клеточные механизмы и повреждают белки, липиды и ДНК. Ключевой механизм защиты — стресс-ответ, опосредованный фактором транскрипции NRF2.

Известен редокс-зависимый путь активации NRF2, где белок-сенсор KEAP1 реагирует на окисление своих цистеиновых остатков, перестаёт подавлять NRF2, что позволяет тому запускать синтез антиоксидантных белков.

Однако NRF2 может активироваться и редокс-независимым путём с участием белка p62, который при связывании с убиквитинированными белками образует p62-тельца посредством жидкофазного разделения (LLPS). Механизм регуляции NRF2 через p62-тельца оставался неясным.

Исследователи из Японии (Juntendo University, Hokkaido University) выяснили, как p62-тельца контролируют редокс-независимую активацию NRF2. Работа опубликована в The EMBO Journal.

Методы и ключевое открытие

Используя высокоскоростную атомно-силовую микроскопию, FRAP/FLIP и эксперименты in vitro и in vivo, учёные изучили взаимодействия белков и роль фосфорилирования p62.

«Мы обнаружили, что киназа ULK1 перемещается в p62-тельца и фосфорилирует p62 внутри них. Полученные фосфорилированные p62-тельца удерживают KEAP1 внутри себя, что и приводит к активации NRF2», — объясняет доктор Ёсино́бу Итимура.

Механизм

KEAP1 обычно циклически входит и выходит из p62-телец. Фосфорилированный p62 прочно связывает KEAP1, задерживая его внутри тельца. Это снимает подавление NRF2 и усиливает его активацию. Деградация p62-телец аутофагией, вероятно, выключает этот путь.

Физиологическая значимость

Важность пути подтвердили на мышиных моделях с фосфомиметиком p62: гиперфосфорилирование вызывало гиперактивацию NRF2, что приводило к гиперкератозу (утолщению слизистой желудка и пищевода) и задержке роста из-за недоедания.

Значение исследования

«Наше исследование — первая научная валидация физиологической значимости редокс-независимой активации NRF2. В этом случае активация NRF2, вероятно, регулируется фосфорилированием, дефосфорилированием и аутофагической деградацией p62-телец», — говорит профессор Масааки Комацу.

p62-тельца накапливаются при заболеваниях печени, нейродегенеративных патологиях и раке. Понимание их регуляции важно для разработки терапии болезней, связанных с p62, NRF2 и аутофагией.