Die Zelle erkennt den Aufbau von fehlgefalteten Proteinen gibt Einblick in Alzheimer, ALS, Chorea Huntington , Parkinson, und Diabetes Typ 2

Lebenden Zellen wie kleine Fabriken für die Herstellung von mehr als 25.000 verschiedene Proteine ​​mit sehr spezifische 3-D Formen verantwortlich. Und so, wie ein überfordert Fließband kann beginnen , Fehler zu machen , kann eine Zelle betonte am Ende der Herstellung unförmigen Proteine, die entfaltet werden oder fehlgefaltete .


Ein farbverstärkten elektronenmikroskopische Aufnahme zeigt den Kern einer Zelle (blau ) neben dem rauen endoplasmatischen Retikulum (grün ), wobei Proteine ​​von durch den Kern erzeugte mRNA -Templates hergestellt .
Bildnachweis: Universität von Edinburgh, über das Wellcome Trust

Jetzt Duke University Forscher in North Carolina und Singapur haben gezeigt, dass die Zelle erkennt den Aufbau dieser fehlgefalteten Proteinen und reagiert durch Umbildung seiner Arbeitsbelastung, wie ein gestresster Mitarbeiter könnten vorübergehend Arbeiten bewegen sich von einem überquellenden Posteingang in einen Junk-Schublade .

Die Studie, die in der Zelle angezeigt wird, könnte einen Einblick in Krankheiten, die von fehlgefalteten Proteinen führen verleihen häufen sich, wie Alzheimer-Krankheit . ALS . Huntington -Krankheit , Parkinson -Krankheit und Typ 2 Diabetes.

"Wir haben einen völlig neuen Mechanismus, wie die Zelle reagiert auf identifizierte Stress ", Sagte Christopher V. Nicchitta , Ph.D. , Professor für Zellbiologie an der Duke University School of Medicine. " Im Wesentlichen die Zelle umbaut die Organisation ihrer Proteinproduktionsmaschinen, um die anstehenden Aufgaben aufzuteilen. "

Die allgemeine Architektur und Workflow dieser zellulären Fabriken seit Jahrzehnten verstanden. Erstens DNA Meisterblaupause, die fest im Kern jeder Zelle gesperrt ist, wird in Boten- RNA oder mRNA transkribiert. Dann reist zu den Ribosomen , die auf der Oberfläche eines größeren Akkordeon -förmige Struktur dieser Arbeitskopie genannt Endoplasmatischen Retikulum (ER ) . Die Ribosomen auf der ER sind winzige Montagelinien , die die mRNAs in Proteine ​​übersetzen .

Wenn eine Zelle wird betont , sei es durch Überhitzung oder Hunger, seine Proteine ​​nicht mehr richtig zu falten. Diese entfaltete Proteine ​​können einen Alarm - der so genannte entfaltete Protein Antwort oder UPR - die Montagelinie verlangsamen und bereinigen, die falsch gefalteten Produkte. Nicchitta fragte sich, ob die Stress Antwort könnte auch andere, Taktiken, um mit dem Problem umzugehen .

In dieser Studie Nicchitta und seine Kollegen behandelten Gewebekulturzellen mit einem Stress induzierenden Agens genannt Thapsigargin . Dann trennte die Zellen in zwei Gruppen - solche, die mRNAs mit Ribosomen auf dem endoplasmatischen Retikulum verbunden sind, und jene , die mRNAs mit frei schwebenden Ribosomen in der benachbarten Flüssigkeit gefüllte Raum als Cytosol bekannt verbunden.

Die Forscher fanden heraus , dass , wenn die Zellen betont , dass sie schnell bewegt werden mRNAs aus dem endoplasmatischen Reticulum in das Cytosol . Sobald das Stress wurde beschlossen , gingen die mRNAs in ihre Stellen in der Produktion des endoplasmatischen Retikulums .

" Sie können sich die Proteinproduktion zu verlangsamen , aber manchmal den Workflow zu verlangsamen ist nicht genug ", sagte Nicchitta . "Man kann Gene zu helfen kauen die fehlgefaltete Proteine ​​aktivieren , aber manchmal sie zu schnell ansammeln Hier haben wir entdeckt, einen Mechanismus, der eine bessere tut - . Sie effektiv alles setzt auf Eis Sobald die Dinge wieder normal, die mRNAs freigesetzt. aus der Warteschleife . "

Interessanterweise fanden die Forscher heraus , dass die Ribosomen pendelt zwischen dem ER und dem Zytoplasma in Stress nur die Teilmenge der mRNAs , die zu sekretierten Proteinen wie Hormonen oder Membranproteine ​​wie Rezeptoren für Wachstumsfaktoren geben würde betroffen - die Arten von Proteinen, die die off gesetzt Stress Reaktion , wenn sie falsch gefaltet sind . Sie sind noch nicht sicher, was das bedeutet.

Nicchitta ist derzeit auf der Suche nach den Faktoren, die letztlich bestimmen , welche Mechanismen Zellen während der beschäftigen Stress Antwort. Er hat bereits aufgezeigt ein aussichtsreicher Kandidat , und schaut, um zu sehen , wie Zellen auf Stress Wenn dieser Faktor manipuliert wird.