Сама Мари Кондо не смогла бы сделать это лучше.
Обычно клетки хорошо распознают то, что не вызывает радости. Они постоянно убираются в доме - копаются в своих вещах, чтобы убрать то, что больше не работает.
Поврежденные или лишние органеллы. Белки, которые не сворачиваются просто так.
Но что происходит, когда ячейка не распознает мусор? Накопление дефектного клеточного материала связано с такими расстройствами, как болезнь Хантингтона, болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона и болезнь Лу Герига/БАС, когда этот мусор блокирует нейроны от передачи сигналов.
Теперь исследователи из Вашингтонского университета в Сент-Луисе обнаружили ранее неизвестную структурную особенность живых клеток, которая имеет решающее значение для очистки.
Исследование, проведенное Ричардом С. Маршаллом, ученым-исследователем, и Ричардом Виерстра, профессором биологии в области искусств и наук Джорджа и Чармейн Маллинкродт, опубликовано в выпуске журнала Cell от 4 апреля.
Новые рецепторы для выноса мусора
Одним из основных способов очистки клеток от мусора является аутофагия. В этом процессе клетки поглощают нежелательный материал пузырьками, которые затем оседают в мусорной корзине, называемой вакуолью или лизосомой. Там мусор разлагается, а его строительные блоки используются повторно.
Ключом к этому процессу рециркуляции являются рецепторы, которые распознают мусор и привязывают его к белку под названием ATG8, который выстилает поглощающий пузырь. Ранее считалось, что все эти рецепторы связаны с ATG8 посредством одного и того же механизма.
«Существует сайт связывания на ATG8, о котором все знали раньше, и то, как он взаимодействует с рецепторами аутофагии», - сказал Маршалл. «Но мы обнаружили, что если полностью повернуть молекулу на 180 градусов, на противоположной стороне появится новый участок, который распознает длинный список дополнительных грузовых рецепторов.
«Целое множество белков растений, дрожжей и человека используют этот новый сайт связывания и его набор родственных рецепторов для взаимодействия с ATG8», - добавил он.
Чтобы прикрепиться к этой конкретной стыковочной платформе, недавно обнаруженные грузовые рецепторы используют сайт связывания, известный как убиквитин-взаимодействующий мотив, или UIM, ранее не связанный с аутофагией.
«Это совершенно другой механизм взаимодействия», - сказал Маршалл. «Его открытие представляет собой взрыв в количестве потенциальных белков, взаимодействующих с ATG8, которые могут контролировать аутофагию, и все они используют этот новый сайт».
Последствия для здоровья человека
Понимание того, как работают эти новые грузовые рецепторы, может пролить свет на новые профилактические или терапевтические цели, связанные с болезнями человека.
Маршалл и Вьерстра также описали в этой новой коллекции особый рецептор, который помогает избавиться от ключевого белка CDC48 или p97.
Протеотоксический стресс возникает, когда накапливаются дефектные белки, и клетки не могут от них избавиться. CDC48 является частью этого процесса, но даже он может испортиться. Дефектные белки и CDC48 склонны образовывать запутанные агрегаты, подобные тем, которые обнаруживаются при болезнях Альцгеймера и Паркинсона.
«CDC48 - это анфолдаза, что означает, что она захватывает белки, разворачивает их и доставляет к протеазам, которые их расщепляют», - сказал Виерстра. «Для того, чтобы ваш белковый комплемент был счастливым и функциональным, требуется CDC48. Если он не работает, у вас будут всевозможные проблемы, включая закупорку нейронов».
Виерстра отмечает, что CDC48 существует в виде гексамера - молекулярного комплекса с шестью повторяющимися звеньями - и даже одна неверная копия внутри комплекса отправит все это на аутофагический оборот.
"Как говорится, одно паршивое яблоко портит всю бочку", - сказал Виерстра. «Но при некоторых неврологических расстройствах вам нужен только один неисправный CDC48, чтобы иметь плохие последствия, если вы не можете навести порядок».