Исследование, проведенное под руководством Университета штата Канзас, помогает раскрыть сложную структуру того, как конкретный "молекулярная машина" внутри ячеек собран. Полное понимание этого процесса может привести к появлению новых целевых участков для лекарств и может привести к более эффективному лечению неврологических заболеваний, рака и других расстройств.
Джерун Рулофс, доцент кафедры биологии и научный сотрудник Университетского центра онкологических исследований Джонсона, провел исследование, посвященное конкретному этапу сборки протеасом.
Протеасомы – это комплексы внутри клеток, которые отвечают за деградацию поврежденных и ненужных белков, которые, в свою очередь, поддерживают здоровье клеток. Протеасомы образуются, когда 66 компонентов объединяются в правильном порядке. Этот процесс управляется рядом шаперонов, специфичных для протеасомы.
"Процесс очень похож на самостоятельную сборку мебели," Рулофс сказал. "Если вы покупаете комод в Ikea, вы получаете кучу деталей и используете инструменты, чтобы собрать их, прежде чем у вас появится функциональный комод. Это та же концепция, что и у нас в камере. Мы начинаем с группы белковых субъединиц, и шапероны действуют как инструменты, которые помогают в создании субкомплексов, которые похожи на ящики и раму комода. Затем они собираются вместе, чтобы получить конечный продукт, которым в случае клетки является протеасома. Как только этот конечный продукт будет создан, эти инструменты можно будет использовать повторно."
Исследование показало, как два из этих инструментов, протеасом-специфические шапероны Pba1 и Pba2, работают на молекулярном уровне, помогая в образовании протеасом.
Эксперименты и математические модели показали, что эти шапероны важны для предотвращения объединения подкомплекса, известного как регулирующая частица, с основной частицей до того, как частица полностью сформируется.
Исследователи обнаружили, что если основная частица не была полностью сформирована, она прочно связала эти шапероны "инструменты" к себе и использовал их в качестве щита, чтобы отклонить регуляторную частицу, когда она пыталась связать и сформировать протеасому.
Команда обнаружила, что "переключатель сродства" срабатывает, когда основная частица становится более развитой. В результате коровая частица сильнее удерживала шаперон "инструменты," которые были высвобождены, чтобы позволить регуляторной частице связываться и образовывать протеасомы.
"Без этой регуляции переключения аффинности образование протеасомных комплексов существенно менее эффективно," сказал Прашант Вани, докторант, Индия, который провел большую часть работы. "Наши данные и математические модели от сотрудников нашего Университета Канзаса показывают, что переключатель помогает предотвратить тупик, который представляет собой накопление комплексов, застрявших в частично сформированном нефункциональном состоянии."
Исследователи полагают, что клетки разработали механизм переключения сродства для протеасом, чтобы предотвратить сборку неполных и дефектных частей для их сборки "молекулярные машины."
Рулофс сказал, что понимание того, как работает этот сложный и запутанный процесс сборки протеасом, может помочь ученым управлять им для улучшения здоровья человека.
"С возрастом меняются клеточные условия и клеточный ландшафт," Рулофс сказал. "Эти изменения чаще случаются у людей с болезнью Альцгеймера, чем у людей, не страдающих этой болезнью. Однако в настоящее время у нас недостаточно знаний о том, как работают эти молекулярные процессы, чтобы действительно знать, где проблема в клетках."
"Созревание коровой частицы протеасомы вызывает переключатель аффинности, который контролирует ассоциацию регуляторных частиц" был недавно опубликован в научном журнале Nature Communications.