Чтобы приготовить омлет, вам нужно взболтать яйцо, и, как Шалтай-Болтай, его уже невозможно собрать снова. Это связано с тем, что яйцо претерпевает ряд физиологических и химических изменений во время приготовления, которые приводят к разрыву его химических связей и агрегации белков, реструктуризации и принятию новой, окончательной и необратимой формы.
Однако новое исследование Тель-Авивского университета впервые предлагает новую форму агрегации белков, которая является одновременно обратимой и имеет положительные физиологические последствия для клеток. Открытие может в конечном итоге привести к новым методам лечения нейродегенеративных состояний, таких как болезни Альцгеймера, Паркинсона и «коровье бешенство».
Исследование, проведенное профессором Мартином Купиком и доктором Коби Симпсон-Лави из Школы молекулярной клеточной биологии и биотехнологии ТАУ, опубликовано в журнале Molecular Cell.
Как «очистить» белок
«Большинство функций в наших клетках выполняются белками. Но когда эти белки объединяются, они образуют «капли», которые делают их неактивными», - говорит профессор Купец. «Агрегация белков имеет тенденцию увеличиваться с возрастом и приводит к ряду заболеваний человека, особенно к тем, которые приводят к нейродегенерации».
«Более того, когда белки принимают ошибочную конфигурацию - когда они неправильно свернуты - клетки пытаются разорвать комки или собрать их в определенных местах в клетке, чтобы минимизировать их токсическое действие», - говорит доктор..говорит Симпсон-Лави. «Этот процесс был связан с развитием ряда нейродегенеративных состояний, таких как болезни Альцгеймера, Паркинсона и коровье бешенство».
Новое исследование исследует совершенно другой тип агрегации белков, который может обеспечить новый механизм, с помощью которого можно регулировать активность генов в соответствии с изменениями в окружающей среде клетки.
Исследование для исследования появилось по счастливой случайности. Когда д-р Симпсон-Лави изучал метаболизм сахаров в дрожжевых клетках, он заметил, что меченая версия наблюдаемого им белка - Std1 - образовывала яркое пятно вне клеточного ядра всякий раз, когда к клеткам добавлялась глюкоза.
Иными словами, Std1, который обычно присутствует в ядрах клеток, где находится геном, оказался в агрегации вне ядер.
«Нам было интересно, изменится ли агрегация белка в зависимости от различных условий в микроокружении клетки», - проф.- говорит Купец. «И действительно, когда условия снова изменились и глюкоза была истощена, агрегат растворился, и белок Std1 снова можно было увидеть в ядре. Std1 играет роль в ответе на различные сахара в питательной среде, поэтому обратимая агрегация и растворение Std1 позволили клетке быстро реагировать на различные уровни содержания сахара».
Плохо - и хорошо - для вас
Исследование также предполагает, что не все белковые агрегаты «вредны для вас». Некоторые из них играют важную физиологическую и регуляторную роль. Согласно исследованию, «молекулярные шапероны», которые, как было обнаружено, способствуют развитию многих нейродегенеративных заболеваний, возможно, изначально предназначались для регуляции накопления непатологических белков.
«Эти результаты могут открыть путь для возможных будущих методов лечения, которые могут попытаться изменить агрегацию с необратимой на обратимую», - говорит профессор Купец. «Если мы сможем узнать, как превратить необратимую агрегацию в обратимую, можно будет лечить нейродегенеративные заболевания и обращать вспять действие агрегатов.
«Другими словами, все еще возможно воссоздать яйцо из омлета», - замечает профессор Купец.
В настоящее время исследователи изучают, почему один и тот же белок ведет себя по-разному в разных условиях.