Исследование: клетки отправляют бригады технического обслуживания для ремонта поврежденных белковых фабрик

ЮПИТЕР, Флорида. В ходе открытия, фундаментального для внутренней работы клеток, ученые обнаружили, что если окислительный стресс повреждает белковые фабрики, называемые рибосомами, ремонтные бригады могут приехать, чтобы помочь исправить повреждение и быстро возобновить работу.

Открытие, о котором сообщалось в пятницу в журнале Molecular Cell, может иметь последствия для рака, процесса старения, а также роста и развития, сказала ведущий автор исследования, молекулярный биолог Катрин Карбштейн, доктор философии, профессор The Herbert Wertheim UF Scripps. Институт биомедицинских инноваций и технологий.

«Буквально более половины массы всех клеток составляют рибосомы», — сказал Карбштейн. «Если у вас недостаточно рибосом или они работают неправильно, белки не производятся правильно, и это может привести ко всем этим заболеваниям. Мы знаем, что дефекты в механизме рибосом встречаются, например, во всех раковых клетках. "

У человека в отдельной клетке может работать 10 миллионов рибосом, которые собирают белки, записанные в генах, по одной аминокислоте за раз. Хотя многие вещи могут их повредить — инфекции, ультрафиолет, радиация или окислительный стресс — клетки обладают замечательной способностью защищать себя. Зачастую поврежденные предметы помечаются как подлежащие уничтожению, разрезаются и отправляются на переработку. Однако, поскольку рибосомы очень важно иметь в больших количествах, уничтожить каждую поврежденную рибосому проблематично.

В исследовании дрожжевых клеток Карбштейн и его коллеги обнаружили, что рибосомы имеют альтернативный ответ на повреждение, вызванное окислительным стрессом. Окислительный стресс возникает в клетках, когда высокореактивные молекулы кислорода, вырабатываемые в процессе энергетического метаболизма, должны найти стабильные места для приземления. Часто эти стабильные места находятся внутри белков. Введение избыточного кислорода может изменить и повредить белки.

Ученые обнаружили, что рибосомы устраняют нежелательные повреждения с помощью молекул-помощников, которые действуют как шапероны, выводя поврежденный сегмент из клетки. Повреждение быстро устраняется, и рибосома возвращается в строй. Таким образом, клетка избегает более интенсивного процесса разрушения и воссоздания совершенно новых рибосом и риска внезапной потери пула рибосом.

«Обычно, когда белки разрушаются, клетка просто их разлагает. Рибосома — это очень большой комплекс РНК и белков, поэтому, возможно, если какой-то участок сломается, вы не захотите выбрасывать его целиком», — сказал Карбштейн. «Это похоже на замену спущенного колеса, а не на покупку новой машины».

Среди других авторов исследования: первый автор Юн-Мо (Джейсон) Ян, доктор философии; Кейт Кэрролл, доктор философии; и Ёнгын Юнг, доктор философии, также из Вертхаймского института Скриппса, а также Дэниел Абегг, доктор философии, и Александр Адибекян, доктор философии, ныне работающий в Чикагском университете.

Эта работа была поддержана грантом Национального института здравоохранения R01GM145886 (AA), F32-GM139302 (YY), R35-GM136323 (KK), R01GM102187 (KSC) и грантом стипендиата факультета HHMI 55108536 (KK).

Стейси С. ДеЛой работает директором по связям с общественностью биомедицинского исследования UF Scripps в Юпитере, Флорида. Она присоединилась к команде UF Health в апреле 2022 года, когда бывший Скриппс...Подробнее