logo

Пользовательского поиска

Saturday 25th of November 2017

Почему при нейродегенеративных заболеваниях агрегации неправильно свернутых белков сопутствует повреждение митохондрий

Печать E-mail
Рейтинг пользователей: / 0
ХудшийЛучший 
Статьи - Нейродегенеративные заболевания
Автор: Administrator   
16.03.2017 13:27

Митохондрии (красные) с импортированными в них неправильно свернутыми белками (зеленые)

Митохондрии (красные) с импортированными в них неправильно свернутыми белками (зеленые). (Фото: Erli Jin and Linhao Ruan/Johns Hopkins Medicine)


Работая с дрожжевыми и человеческими клетками, группа ученых из Университета Джонса Хопкинса (Johns Hopkins University) открыла неожиданный путь элиминации клетками патологических белковых скоплений – агрегатов неправильно свернутых белков. По мнению исследователей, происходящее в клетках можно назвать молекулярным аналогом загрузки в кухонный измельчитель слишком большого количества пищевых отходов. Это открытие может помочь объяснить, какие нарушения происходят при таких нейродегенеративных заболеваниях, как болезнь Альцгеймера и болезнь Паркинсона.


Неправильно свернутым или поврежденным белкам свойственно образовывать скопления, или агрегаты, которые, как считается, постепенно растворяются в цитоплазме или ядре клетки благодаря ферментному комплексу, называемому протеасомой, или в заполненной гидролитическими ферментами органелле – лизосоме.

Но в экспериментах на клетках дрожжей, очень близких к клеткам человека, ученые неожиданно обнаружили, что многие из этих белковых агрегатов разрушаются в энергогенерирующих органеллах – митохондриях. Более того, слишком большое количество неправильно свернутых белков может основательно засорить и повредить эти жизненно важные структуры.

Результаты нового исследования, опубликованного в журнале Nature, могут дать объяснение, почему характерным признаком нейродегенеративных заболеваний является не только агрегация белков, но и, параллельно, деградация митохондрий.

Руководитель работы профессор клеточной биологии, биомедицинской инженерии и онкологии Школы медицины Университета Джонса Хопкинса (The Johns Hopkins University School of Medicine) Жун Ли (Rong Li), PhD, научный сотрудник Онкологического центра рака им. Киммеля (Johns Hopkins Kimmel Cancer Center), сравнивает эту систему разрушения белковых скоплений с тем, что происходит с домашним мусором в измельчителе отходов в кухонной раковине. Такая утилизация, помогающая избавить дом от остатков пищи, очень удобна, но опасность заключается в том, что, если мусора слишком много, и особенно если он с трудом поддается переработке, вся система может засориться или сломаться.

В предыдущем исследовании профессор Ли и ее группа открыли прилипающие к внешней поверхности митохондрий белковые агрегаты, в изобилии образующиеся в стрессовых условиях, таких, например, как сильная жара. В этом исследовании они установили, что белковые агрегаты связываются с образующими поры белками. Эти поры обычно используются митохондрией для импорта белков, необходимых ей для собственной сборки. Как показали эксперименты, если эти поры повреждены мутациями, белковые агрегаты не разрушаются. Эти наблюдения дали основания предположить, что неправильно свернутые белки агрегатов втягиваются в митохондрии для разрушения подобно тому, как пищевые отходы попадают в измельчитель мусора. Проверка этой гипотезы была непростым делом, комментирует профессор Ли, потому что большинство неправильно свернутых белков образуется в цитоплазме, а большинство из тех, которые попадают в митохондрии, быстро расщепляются.

Поэтому исследователи использовали метод с расщеплением флуоресцентного белка: одна его часть помещалась в митохондрии, а вторая связывалась с неправильно свернутым агрегирующим белком в цитоплазме. При попадании неправильно свернутого белка в митохондрию две части флуоресцентного белка должны были соединиться и осветить митохондрию изнутри. Именно так все и произошло.

Чтобы разобраться, что может происходить в нездоровой системе, исследователи ввели в дрожжевые клетки белок, вовлеченный в развитие нейродегенеративного заболевания, известного как боковой амиотрофический склероз (БАС), или болезнь Лу Герига. После тепловой обработки, вызывавшей неправильное сворачивание белка БАС, он тоже попадал в митохондрии. Следующий эксперимент, в котором в цитоплазме образовывалось очень много неправильно свернутых белков, показал, что попадание слишком большого количества таких белков в митохондрии приводит к разрушению последних.

Чтобы убедиться, что явление, наблюдаемое в клетках дрожжей, может происходить и в человеческих клетках, ученые использовали тот же метод расщепленного флуоресцентного белка. В своем новом эксперименте они наблюдали за проникновением белков с неправильной конфигурацией в митохондрии выращенных в лаборатории клеток пигментного эпителия человеческой сетчатки. Как и у дрожжей, неправильно свернутые белки (но не те, которые обладали правильным фолдингом) попадали в митохондрии и заставляли их светиться.

Биологические системы в целом очень надежны, но и у них есть ахиллесова пята, предрасполагающая к развитию болезней, комментирует свое исследование профессор Ли, и одним из таких примеров может быть использование митохондриальной системы для помощи в очистке клетки. Если молодые и здоровые митохондрии могут полностью справиться с этой задачей, то старые или перегруженные слишком интенсивным процессом очистки (например, в уже проблемных клетках) органеллы могут пострадать, что может, как следствие, нарушить многие из их других жизненно важных функций.

 

 

По материалам

In cleaning up misfolded proteins, cell powerhouses can break down

 

Оригинальная статья:

Linhao Ruan, Chuankai Zhou, Erli Jin, Andrei Kucharavy, Ying Zhang, Zhihui Wen, Laurence Florens, Rong Li. Cytosolic proteostasis through importing of misfolded proteins into mitochondria

 

© «Почему при нейродегенеративных заболеваниях агрегации неправильно свернутых белков сопутствует повреждение митохондрий». Полная или частичная перепечатка материала разрешается при обязательной незакрытой от индексации, незапрещенной для следования робота активной гиперссылке на страницу Нейродегенеративные заболевания. Письменное разрешение обязательно.

 

 

Related Articles:
 
OZON.ru

Vinaora Visitors Counter

mod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_counter
mod_vvisit_counterToday174
mod_vvisit_counterYesterday972
mod_vvisit_counterThis week6670
mod_vvisit_counterLast week6868
mod_vvisit_counterThis month21277
mod_vvisit_counterLast month18678
mod_vvisit_counterAll days3875185

We have: 66 guests, 25 bots online
Your IP: 54.80.60.91
 , 
Today: Ноя 25, 2017

RSS

Новое на LST

Работает на Joomla!. Valid XHTML and CSS.