Обнаружены неизвестные ранее белковые «фабрики сворачивания»
Для выполнения своих функций белки должны быть свернуты в правильную форму. Исследователи из Базельского университета обнаружили крошечные «фабрики сворачивания» в клетках, которые обеспечивают эффективное и точное сворачивание белков. Отсутствие этих структур может приводить к таким заболеваниям, как диабет и нейродегенеративные расстройства.
Белки — это «рабочие лошадки» наших клеток. Чтобы выполнять широкий спектр задач, они должны приобрести правильную 3D-структуру. Этот процесс обеспечивается арсеналом помощников — шаперонов.
Команда профессора Себастьяна Хиллера из Базельского университета в сотрудничестве с профессором Энн Спанг показала, что определенные шапероны собираются в «фабрики сворачивания», которые направляют вновь синтезированные, развернутые белки в их правильную форму.
Фабрики сворачивания в клетке
Эндоплазматический ретикулум (ЭР) — это клеточная органелла, предназначенная для сворачивания белков. Традиционно считалось, что помощники-шапероны перемещаются в просвете ЭР поодиночке. Однако исследователи обнаружили, что шапероны самоорганизуются в каплевидные структуры, называемые конденсатами.
Кластеризация нескольких различных шаперонов инициируется шапероном PDIA6. Молекулы PDIA6 взаимодействуют друг с другом, образуя конденсат, который затем рекрутирует другие шапероны.
Из-за высокой концентрации шаперонов в этих конденсатах не свернутые или неправильно свернутые белки буквально «втягиваются» внутрь. После правильного сворачивания белки высвобождаются с фабрики. Эти конденсаты не только повышают эффективность сворачивания, но и служат системой контроля качества.
Без конденсатов нет инсулина
Что происходит, когда фабрики сворачивания отсутствуют? Клетки испытывают сильный стресс, а в худшем случае даже погибают, поскольку слишком много белков остаются развернутыми или неправильно свернутыми.
Исследователи изучили инсулин — гормон, регулирующий уровень сахара в крови. Они обнаружили, что его предшественник, про-инсулин, правильно сворачивается только внутри этих конденсатов. В клетках с мутациями в шапероне PDIA6 конденсаты не образуются. В результате клетки производят и секретируют значительно меньше инсулина.
Эти данные согласуются с клиническими наблюдениями, когда пациенты с мутациями PDIA6 страдают, среди прочего, диабетом.
Больше, чем сумма частей
Это открытие меняет правила игры. До сих пор такие шаперонные конденсаты были совершенно неизвестны. Они являются важными организационными единицами внутри ЭР.
«Возможно, нам нужно переосмыслить концепцию ЭР, а возможно, и других клеточных органелл», — говорит Хиллер. — «Мы не можем полностью объяснить и понять функцию ЭР, не учитывая роль конденсатов».
Открытие самоорганизации шаперонов важно для будущих исследований и, в долгосрочной перспективе, имеет значение для медицинских приложений, направленных на лечение болезней неправильного сворачивания белков, таких как нейродегенеративные расстройства, диабет, рак и муковисцидоз.