Обычные бытовые отходы собираются и утилизируются сборщиками отходов, и аналогичный процесс происходит в клетках для удаления поврежденных и потенциально вредных белков. Новое исследование в журнале Science Advances позволяет лучше понять, как это делается.
Клетки используют протеазы для ведения домашнего хозяйства почти так же, как сборщики мусора избавляются от бытовых отходов.
Подумайте о том, что происходит, когда в большом городе бастуют сборщики отходов. Точно так же нефункционирующая система сбора отходов в клетке может привести к хаосу, когда накапливаются поврежденные белки. Это может привести к развитию серьезных заболеваний», - говорит Бьорн М. Бурманн, старший преподаватель и исследователь химии в Гетеборгском университете и руководитель группы исследователей, стоящих за новым исследованием.
Нейтрализует вредные белки
Исследователи использовали одноклеточную бактерию Escherichia coli в качестве модельной системы, чтобы лучше понять, как протеазы поддерживают чистоту клеток. Это бактерия, обитающая в кишечнике человека, которая приспособилась к выживанию в различных стрессовых условиях окружающей среды.
«Одним из работников по сбору отходов в бактериальной клетке является фермент DegP, протеаза, которая может устранять нестабильные и вредные белки, измельчая их на кусочки и, таким образом, предотвращая их накопление в клетке», - говорит Дариус. Шульскис, главный автор исследования и докторант исследовательской группы Бьёрна М. Бурманна.
Температурные переключатели активируют реакцию
До сих пор было неизвестно, что активирует DegP, но Дариус Шульскис показал в исследовании, что DegP активируется температурным переключателем, контролируемым на молекулярном уровне. DegP неактивен при низких температурах, но активируется при высоких температурах. Это запускает работу по удалению отходов в ячейке, избавлению от опасного мусора.
«Понимание этого встроенного механизма очистки означает, что его можно использовать в медицинских исследованиях и иметь важное значение для будущих медицинских приложений», - говорит Бьорн М. Бурманн.
Факты
Протеазы - это ферменты, биологические катализаторы, которые способствуют протеолизу, расщеплению белков на более мелкие части, такие как пептиды или даже отдельные аминокислоты. Исследование проводилось с использованием ядерного магнитного резонанса в передовой инфраструктуре ЯМР-спектроскопии в Шведском центре ЯМР, который находится в Гетеборгском университете. Исследование является работой ученых из Гетеборгского университета и Валленбергского центра молекулярной и трансляционной медицины. Исследование стало возможным благодаря финансированию Фонда Кнута и Алисы Валленберг (BMB), Шведского исследовательского совета (BMB) и долгосрочной стипендии EMBO для соавтора Йоханнеса Томаса.