Клетки приостанавливают производство белков во время стресса
Клетки подобны миниатюрным фабрикам, производящим более 25 000 различных белков с уникальными 3D-структурами. Подобно перегруженной сборочной линии, клетка в состоянии стресса может производить дефектные белки с неправильной укладкой.
Исследователи из Университета Дьюка (Северная Каролина и Сингапур) показали, что клетка распознает накопление этих неправильно свернутых белков и реагирует, перераспределяя свою рабочую нагрузку.
Исследование, опубликованное 11 сентября 2014 года в журнале Cell, может пролить свет на болезни, связанные с накоплением неправильно свернутых белков, такие как болезнь Альцгеймера, БАС, болезнь Хантингтона, болезнь Паркинсона и диабет 2-го типа.
"Мы определили совершенно новый механизм реакции клетки на стресс", — сказал Кристофер В. Никкитта, профессор клеточной биологии. "По сути, клетка меняет организацию своего аппарата производства белков, чтобы разделить задачи".
Новый механизм стрессового ответа
Когда клетка подвергается стрессу (например, от перегрева или голодания), её белки перестают правильно сворачиваться. Эти развернутые белки могут запустить сигнал тревоги — реакцию на развернутые белки (UPR) — чтобы замедлить производство и очистить неправильные продукты.
Никкитта и его коллеги обработали клетки культуры ткани стресс-индуцирующим агентом тапсигаргином. Затем они разделили клетки на две группы:
- мРНК, связанные с рибосомами на эндоплазматическом ретикулуме (ER).
- мРНК, связанные со свободными рибосомами в цитозоле.
Исследователи обнаружили, что в условиях стресса клетки быстро перемещали мРНК с эндоплазматического ретикулума в цитозоль. После снятия стресса мРНК возвращались обратно на ER.
"Вы можете замедлить производство белка, но иногда этого недостаточно. Здесь мы обнаружили механизм, который действует эффективнее — он фактически ставит все на паузу. Как только ситуация нормализуется, мРНК высвобождаются из режима удержания", — пояснил Никкитта.
Избирательное действие
Интересно, что перемещение рибосом между ER и цитоплазмой во время стресса затрагивало только ту подгруппу мРНК, которые кодируют секретируемые белки (например, гормоны) или мембранные белки — те самые типы белков, которые запускают стрессовый ответ при неправильном сворачивании.
Никкитта продолжает поиск факторов, определяющих, какие механизмы клетка использует во время стрессового ответа, и уже определил одного перспективного кандидата.