Институтот за биохемија Макс Планк се појавува како токсични купчиња протеини
Без разлика дали станува збор за Алцхајмерова или Хантингтонова болест, протеинските купчиња се сметаат за една од причините за смртта на нервните клетки. Бидејќи истражувачите од Институтот за биохемија Макс Планк сега известуваат за природата, тие дешифрираа клеточен механизам што го објаснува формирањето на купчиња. Сигналите за изгубени стопи во производството на протеини погрешно доведуваат до долги синџири на лизин на крајот на протеините. Ова го заглавува рибозомот, фабриката за протеини. Здравите клетки препознаваат блокирани рибозоми и брзо ги разградуваат бескорисните протеини. Доколку неопходната контрола на квалитетот не работи, неисправните протеини се акумулираат и се собираат заедно за да формираат токсични агрегати.
Ако инструкциите за собирање протеини (mRNA) се неисправни, во рибозомите се произведуваат бескорисни протеини. Ако контролата на квалитетот не е активна, овие протеини се акумулираат и се собираат заедно и формираат агрегати.
Со цел да можат да лекуваат невродегенеративни болести во иднина, истражувачот Улрих Хартл, раководител на одделот за мобилна биохемија на Институтот за биохемија во Макс Планк и неговиот тим ги истражуваат клеточните причини за смрт на нервните клетки многу години. Протеинските купчиња - агрегати на лошо преклопени протеини - се сметаат за одлучувачка причина. „Можевме да покажеме дека формирањето на агрегати е фаворизирано ако има грешки во упатствата за составување протеини и тие не се препознаваат од внатрешната контрола на квалитетот“, објаснува Јанг-Junун Чое, првиот автор на студијата покрај паркот Сае-Хун.
Во секоја клетка, протеините, како и малите, молекуларни машини, добиваат витални функции. „Можете да помислите на ДНК како огромна библиотека со упатства за градење протеини кои се наоѓаат во клеточното јадро. За да се произведе протеин, прво се прави копија од упатството, mRNA. Ова потоа се пренесува од клеточното јадро до рибозомите, фабриките за протеини, кои го градат протеинот од аминокиселини “, вели Чое.
MRNA содржи сигнал за почеток, информации за структурата на протеините, сигнал за стоп и на крајот таканаречена поли-А опашка. Ако нацртот е оштетен, на пример, со изложеност на зрачење или мутагени супстанции, овој сигнал за запирање може да се изгуби. Тогаш готовиот протеин не може да се ослободи за време на производството на протеини во рибозомите. Наместо тоа, поли-А-опашката се толкува како градежен прирачник, при што се додаваат дополнителни аминокиселини. Како резултат на позитивно наелектризираниот ланец на лизин, се блокира фабриката за протеини и производството доаѓа до застој.
Постои многу ефикасна контрола на квалитетот во производството на протеини во здравите клетки. Неправилно склопуваните и бескорисни протеини се обележуваат, санираат или распаѓаат брзо. Важен дел од контролата на квалитетот е Ltn1p. „Ако Ltn1p не е активен во патолошки изменетите клетки или ако недостасуваат други компоненти за контрола на квалитетот, неисправните протеини се акумулираат во клетката и се собираат заедно“, вели Парк.
Фаталните последици од неуспехот во контролата на квалитетот веќе може да се прикажат во моделот на глувчето. Animивотните со соодветна мутација покажуваат симптоми на прогресивна невродегенерација и ограничена подвижност.
Резултирачките протеински агрегати имаат лепливи својства и делуваат како јадро на кристализација. На крајот на краиштата, тие исто така ги врзуваат правилно функционирачките протеини кои се од витално значење за клетката. Како резултат, ќелијата излегува од осека и на долг рок претрпува штета. Интересно, се чини дека ќелијата следи позната шема, вели Улрих Хартл. „Веќе знаеме од претходните студии со протеинот хантингтин, кој се агрегира сам по себе и е одговорен за развојот на невродегенеративната болест Хантингтонова болест кај луѓето, дека протеинските агрегати исто така врзуваат суштински протеини без грешки.
„Со нашите резултати, ние не само што покажуваме можен механизам за развој на невродегенеративни заболувања, туку исто така откривме уште еден пример за тоа како протеините можат да се соберат заедно во агрегати и да ја оштетат клетката. Ова ја потврдува нашата претпоставка дека сузбивањето на процесот на агрегација претставува ветувачки терапевтски пристап за голем број на невродегенеративни болести кои и денес се неизлечиви “, вели Хартл, сумирајќи ги резултатите од студијата.
Оригинална публикација:
Y.-J. Choe & S.-H. Park, T. Hassemer, R. Koerner, L. Vincenz-Donnelly, M. Hayer-Hartl & F.-U. Хартл: Неуспехот во машините за RQC предизвикува агрегација на протеини и протеотоксичен стрес. Природа, Февруари 2016 година
ДОИ: 10.1038/природа16973.