Как клетки регулируют синтез белка через взаимодействие ЭПР и лизосом

Исследователи из Janelia обнаружили новый механизм, с помощью которого две внутриклеточные структуры — эндоплазматический ретикулум (ЭПР) и лизосомы — координируют производство белков. Работа, опубликованная в журнале Nature, подчеркивает важность взаимодействия органелл для регуляции клеточных процессов.

ЭПР — это обширная динамическая сеть трубочек, соединений и цистерн в цитоплазме эукариотических клеток. Его поверхность усеяна рибосомами, которые транслируют mRNAs, кодирующие секреторные и мембранные белки (около трети человеческого протеома). Эти процессы трансляции, транслокации и сворачивания белка должны быть точно скоординированы.

Используя метод визуализации отдельных молекул (single-molecule imaging) в живых клетках, исследователи под руководством Хиджуна Чоя обнаружили, что трансляция происходит не случайно, а в определенных субдоменах ЭПР. Эти "горячие точки" трансляции были маркированы белком Lunapark, стабилизирующим соединения трубочек ЭПР, и располагались в областях, прилегающих к лизосомам.

Ключевые находки:

• При деплеции Lunapark эти "горячие точки" исчезали, рибосомы рассеивались, а синтез белка снижался.
• Восстановить трансляцию удалось с помощью ISRIB — ингибитора стресс-индуцированной остановки трансляции через путь eIF2. Это указывает, что влияние Lunapark действует через стресс-чувствительный механизм.
• Лизосомы также играют регуляторную роль. При голодании по аминокислотам трансляционная активность возле лизосом усиливалась.
• Нейтрализация кислотности лизосом отменяла этот всплеск, показывая, что органелла оказывает регулирующее влияние на трансляцию на соседнем ЭПР.

Исследование раскрывает тонко настроенное партнерство между ЭПР и лизосомами, которое напрямую связывает sensing питательных веществ и стрессовые сигналы с сайтами биогенеза белка. Формирование соединений ЭПР белком Lunapark и метаболическая сигнализация лизосом совместно определяют, когда и где производятся секреторные и мембранные белки.