Фермент с двойной функцией: сигнальная пептидаза контролирует качество мембранных белков
Международная группа учёных из Кёльна, Гейдельберга и Мюнхена обнаружила новую, ранее неизвестную функцию хорошо изученного фермента — сигнальной пептидазного комплекса в эндоплазматическом ретикулуме. Помимо своей классической роли в созревании белков, этот комплекс расщепляет дефектные мембранные белки, инициируя их деградацию.
Открытие новой роли
Исследователи под руководством профессора Маттиаса Файге (TUM) и профессора Мариуса Лемберга (Университет Кёльна) изучали несколько связанных с заболеваниями мембранных белков нервной системы. Они наблюдали, что неизвестная протеаза (фермент, расщепляющий белки) запускает деградацию мутантных, дефектных белков, что критически важно для сохранения функции клетки.
«Все известные кандидаты и общепринятые ингибиторы не помогли нам в поисках лежащего в основе молекулярного механизма», — отметил Файге.
Прорыв произошёл, когда учёные идентифицировали потенциальные сайты расщепления для сигнальной пептидазного комплекса. «Согласно устоявшимся учебникам, сигнальная пептидазный комплекс отщепляет сигнальные пептиды во время созревания секреторных белков, и до сих пор в основном считалось, что это его единственная функция», — добавил Лемберг. Однако исследователи установили, что именно этот комплекс является искомой протеазой.
Механизм и регуляция
В дальнейшем междисциплинарная команда выявила несколько дополнительных белков-мишеней для этого механизма контроля качества. Ключевую роль в регуляции этой новой функции играет субъединица комплекса SPCS1.
«Поскольку этот фактор не является существенным для изначально описанной роли в созревании белков, мы поняли, что имеем дело с ранее нераспознанной функцией», — пояснил Файге.
Значение для медицины и нейробиологии
Открытие имеет важное значение для понимания ряда заболеваний.
«Интересно, что SPCS1 — один из всего трёх генов, экспрессия которых снижена во всех областях мозга пациентов с болезнью Альцгеймера, — отметил Лемберг. — Это позволяет предположить, что наши выводы могут иметь важные последствия для понимания биологии человека и возрастных заболеваний».
При болезни Альцгеймера происходит накопление дефектных белков, что, как считается, нарушает функцию нейронов.
«Наши результаты помогут нам лучше понять, как клетки контролируют молекулярную структуру своих белков, и закладывают основу для многих будущих исследований», — заключил Файге.
Исследование опубликовано в журнале Science под названием «The Human Signal Peptidase Complex Acts as a Quality Control Enzyme for Membrane Proteins».