Ультрафиолет повреждает мРНК, вызывая столкновения рибосом и гибель клеток кожи

Новое исследование учёных из Johns Hopkins Medicine показывает, что матричная РНК (мРНК) клетки вместе с критически важным белком ZAK запускает первоначальный ответ на повреждение ультрафиолетовым (УФ) излучением и играет ключевую роль в решении о жизни или смерти клетки.

Хотя давно известно, что УФ-излучение повреждает ДНК, оно также повреждает мРНК. Последние данные, опубликованные в журнале Cell, указывают, что мРНК действуют как «первые респонденты», сообщая клеткам, как справляться со стрессом.

«РНК — это канарейка в угольной шахте. Она говорит клетке: "У нас серьёзные повреждения, нужно что-то делать"», — говорит Рэйчел Грин, ведущий автор исследования.

Белок ZAK — ключевой игрок в процессе, который идентифицирует клеточные повреждения, «ощущая» столкновения рибосом. Столкновения происходят, когда рибосомы движутся вдоль повреждённых УФ-излучением мРНК и, неспособные расшифровать повреждённое сообщение, вызывают «заторы», где остановившиеся рибосомы «таранятся» следующими за ними. Эти столкновения активируют ZAK, который запускает клеточную сигнальную программу, известную как риботоксический стрессовый ответ. Затем ZAK инициирует каскад последующих событий, определяющих судьбу клетки.

Более полное понимание того, как принимаются решения о жизни и смерти клетки при воздействии УФ-излучения, может помочь исследователям понять первопричины рака кожи и других онкологических заболеваний. Компании, разрабатывающие препараты, нацеленные на рибосомы, также могут обнаружить, что ZAK является драйвером гибели клеток при различных типах рака.

Результаты показывают, что ZAK оценивает степень клеточного повреждения и реагирует в зависимости от дозы полученного УФ-излучения. Это даёт более детальное понимание гибели клеток, вызванной УФ-излучением, и указывает новые способы контроля активности ZAK.

Исследование также «очень чётко показывает», что судьба клетки кожи сразу после УФ-облучения «определяется в первую очередь степенью столкновений рибосом и сигнализацией ZAK». В этом сценарии повреждение ДНК и хорошо изученный путь ответа на повреждение ДНК, включая ключевой белок p53, не играют значительной роли в принятии решений о судьбе клетки.

Для проведения исследования учёные подвергали клеточные модели человека воздействию УФ-лампы, имитирующей солнечное излучение. Используя протеомику, они оценили роль ZAK и сделали прогнозы о том, как клетки отреагируют на разные уровни стресса. Эксперименты с визуализацией живых клеток и биохимический анализ рибосом помогли охарактеризовать, как регулируется гибель клеток в результате ZAK-опосредованного ответа на УФ-излучение.

В будущем исследователи планируют изучить типы клеток с разными режимами синтеза белка, включая клетки меланомы и других раковых заболеваний. Учёные предполагают, что быстрорастущие клетки будут больше зависеть от ZAK-опосредованной регуляции, чем другие.