Ученые выявили у червей ключевой механизм, участвующий в контроле реакции клетки на стресс, говорится в исследовании, опубликованном в eLife.
Открытие дает принципиально новое понимание механизма реакции на стресс, называемого реакцией развернутого белка (UPR), и поможет исследователям понять процессы, которые защищают клетки, повышают иммунитет и продлевают жизнь.
Способность организма справляться с постоянно меняющейся и сложной средой заключается в его способности активировать реакции на стресс. Одним из наиболее важных биологических компонентов, подверженных стрессу, являются митохондрии - энергетические механизмы наших клеток. Животные реагируют на митохондриальный стресс, активируя UPR - программу наблюдения, которая отслеживает функцию митохондрий и сигнализирует ядру (центру управления клеткой), если что-то не так. Хотя некоторые компоненты УПО были идентифицированы, до сих пор неясно, как именно они контролируются.
«Ранее мы идентифицировали гены, которые важны для активации митохондриальной реакции на стресс», - объясняет ведущий автор Кайю Гао, аспирант Института молекулярной медицины Пекинского университета, Китай. «Среди них был ген ulp-4, представляющий собой фермент, который удаляет молекулу, называемую SUMO, из белков, резко влияя на их функцию. В этом исследовании мы решили выяснить, необходим ли фермент ULP-4 для реакции на стресс. и повлияло ли на этот ответ удаление групп SUMO."
Команда сначала заблокировала активность гена ulp-4 у червей и посмотрела, повлияло ли это на реакцию UPR. Это предотвратило стрессовую реакцию в митохондриях, но не стрессовые реакции в других частях клетки. Когда они восстановили высокие уровни молекулы ULP-4 в червях, ранее дефицитных по ULP-4, они обнаружили, что животные способны активировать митохондриальную реакцию на стресс, предполагая, что ULP-4 необходим для UPR.
Затем они рассмотрели, как ULP-4 влияет на митохондриальный UPR. Проводя эксперименты по связыванию белков в клетках дрожжей, они идентифицировали две молекулы, которые взаимодействуют с ULP-4, называемые DVE-1 и ATFS-1. Обе молекулы имели специфические сайты, куда можно было добавить группу SUMO, поэтому следующий вопрос заключался в том, участвует ли ULP-4 в удалении этих групп и влияет ли это на UPR. Команда обнаружила, что ULP-4 удаляет группу SUMO из DVE-1. Они также показали, что это происходит у червей и с другой молекулой, которая взаимодействует с ULP-4, ATFS-1.
Наконец, исследователи рассмотрели, как ULP-4 влияет на устойчивость и продолжительность жизни червей. Они обнаружили, что черви, лишенные ULP-4, имели подавленный иммунный ответ и ухудшали выживаемость после заражения бактериями Pseudomonas. А в стрессовых условиях дефицит ULP-4 (или предотвращение добавления групп SUMO путем мутации DVE-1 или ATFS-1) резко сокращает продолжительность жизни.
«Мы определили модификацию белка, которая способствует иммунному ответу и увеличению продолжительности жизни во время митохондриального стресса», - заключает старший автор Ин Лю, доцент Института молекулярной медицины Пекинского университета. «Заслуживает изучения вопрос о том, влияет ли добавление групп SUMO на другие белки в процессе контроля качества митохондрий. Поскольку UPR и ULP-4 существуют у людей, нацеливание на активность SUMO однажды может быть исследовано в качестве потенциальной стратегии лечения митохондриальных нарушений и возрастных изменений. -сопутствующие заболевания."