Стресс останавливает синтез белка в клетках на полпути
Новое исследование Корнеллского университета раскрывает механизм, с помощью которого клетки быстро приостанавливают синтез белка при стрессе (температурный шок, окислительное повреждение, накопление неправильно свернутых белков) и возобновляют его после нормализации условий.
Ключевая проблема: Если синтез продолжается в стрессе, клетка тратит энергию впустую, а поврежденные белки накапливаются, что приводит к токсичности и болезням.
Новое открытие: Ранее считалось, что контроль происходит только на этапе инициации трансляции (начало считывания mRNA). Однако исследование, опубликованное в Molecular Cell, показало, что остановка может происходить и на следующем этапе — элонгации, когда цепь аминокислот уже синтезируется.
Механизм: Используя специально разработанную методику мониторинга рибосом, ученые обнаружили, что в условиях стресса рибосомы паузируют на ранней стадии элонгации, когда новосинтезированный пептид (цепь аминокислот) имеет длину менее 50 аминокислот.
«Мы были очень удивлены. Мы думали, что пауза будет происходить повсеместно, но обнаружили рибосомы, паузирующие только в пределах первых 50 аминокислот», — сказал старший автор Шу-Бин Цянь.
- Роль шаперонов: Новые пептиды выходят из туннеля в рибосоме длиной 30–50 аминокислот. В норме молекулы-шапероны помогают «вытягивать» их из рибосомы. Однако при стрессе шапероны переключаются на помощь в рефолдинге поврежденных белков в цитоплазме, и новым пептидам не хватает помощи для выхода.
«Наше исследование показывает, что шапероны не только помогают в сворачивании, но и контролируют рибосомы. Мы использовали химические ингибиторы, чтобы подавить шапероны в клетках без стресса, и они паузировали точно в том же месте», — пояснил Цянь.
- Значение: Этот механизм, изученный на стрессе от неправильного свертывания белков, вероятно, универсален для любого типа клеточного стресса. Высокий уровень шаперонов в раковых клетках поддерживает их непрерывный синтез белка, что делает шапероны мишенью для терапии (ингибиторы шаперонов уже разрабатываются).