Patienten mit Parkinson-Krankheit, kardiovaskulären Erkrankungen und Mukoviszidose Zellen in ihrer Krankheit betroffenen Gewebe können falsch gefaltete Proteine, die nicht in der Lage sind zu produzieren normal funktioniert : kann etwas gemeinsam haben . In der 16. Oktober 2014 Online- Ausgabe der Zeitschrift Cell, berichten Stowers Institute Wissenschaftler , wo die fehlgefaltete Proteine verklumpen in einer Zelle , und wie kann die Zelle den Durchgang dieser defekte Moleküle , seine Tochterzelle zu verhindern. Stowers Investigator Rong Li , Ph.D. , der die Studie leitete , erklärt, dass bei der Zellteilung , Aggregate dieser fehlgefalteten Proteinen, die normalerweise an der Mutterzelle angebunden . Als Ergebnis hat die Tochterzelle nicht erben die defekten Proteine, die Belastung der Mutterzelle . Durch die Identifizierung der Mechanismen zur Qualitätskontrolle , die normal in Zellen , Li und andere Wissenschaftler sind die Bereitstellung von Informationen , die für die Behandlung von Erkrankungen, die durch fehlgefaltete Proteine nachweisen kann .
Verwendung von 3- D Zeitraffer-Filme , um das Schicksal fehlgefalteter Proteine in Hefezellen zu verfolgen , die Forscher festgestellt , dass etwa 90 Prozent der Aggregate auf der Oberfläche des endoplasmatischen Retikulum (ER) , ein Ort der Proteinsynthese in der Zelle. Er hatte gedacht, dass fehlgefaltete Proteine spontan verklumpen im Cytosol , die Fluidkomponente des Inneren einer Zelle .
"Unsere Ergebnisse haben den Begriff der Aggregationsprozess als passive Folge der Akkumulation von falsch gefalteten Proteinen in Frage gestellt ", sagt Stowers Investigator Rong Li , Ph.D., der die Studie leitete . Verwenden von Bäckerhefe , Saccharomyces cerevisiae , eine häufig verwendete Labormodell in der Altersforschung , Stowers Wissenschaftler experimentell verwendet Hitze und andere Formen der Stress fehlgefaltete Proteine verklumpen induzieren.
Li und Mitarbeiter fanden auch, dass die Aggregation von fehlgefalteten Proteinen auf der ER Oberfläche von der aktiven Synthese von Proteinen, die durch Ribosomen. Diese molekulare Maschinen zu übersetzen Rezepte der Zelle für Proteine . Vom Rezept geführt , erzeugt das Ribosom einer linearen Polypeptidkette , die ursprüngliche Form eines Proteins .
Das neu synthetisierte Polypeptid Falten in einem besonderen dreidimensionalen Struktur , was zu einem Protein mit einer Funktionsform. Proteine, die zu falten scheitern richtig können ihre biologischen Funktionen nicht durchführen und sind potenziell giftig für Zellen . So kann die Aggregation von fehlgefalteten oder ungefaltete Proteine Schutz der Zelle und ihre Übertragung auf Tochterzellen während der Zellteilung zu verhindern, wobei Chuankai Zhou, ein Doktoranden Forscher im Labor und Li erste Autor des Papiers .
Zusätzlich zu der Bestimmung, dass die Proteinaggregation ist reguliert und erfordert aktiven Translation ergab Stowers Wissenschaftler, dass die Mitochondrien, Kraftwerke der Zelle , spielen eine Schlüsselrolle in der Beweglichkeit dieser Proteinaggregate . "Wir fanden die Mehrheit der Aggregate auf der Oberfläche des ER waren in Regionen, in denen ER und Mitochondrien zusammen kommen , was überraschend ist , aber passt gut mit dem Blick auf geregelten Aggregation ", sagt Zhou .
Die aktuelle Studie baut auf früheren Forschungen , von der Li -Labor im Jahr 2011 in Cell, die ergab, dass die meisten Aggregate von ungefalteten Proteinen werden durch die Mutter Hefezelle während der asymmetrischen Zellteilung , die diesen Organismus sowie Stammzellen charakterisiert beibehalten veröffentlicht . Bäckerhefe reproduzieren, wenn nur ein geringer Wachstums aus der Mutter Hefezelle , einer Knospe wird eine Tochterzelle .
In der aktuellen Papier, identifizierten die Wissenschaftler die Qualitätskontrollmechanismus , der die Ausbreitung der fehlgefalteten Proteinaggregate an die Knospe und dadurch die Tochterzelle begrenzt . Während der Mitose Phase der Teilung Hefe angeh werden Aggregate von abnormen Proteins, gut verankerten Mitochondrien in der Mutterzelle angebunden . Als Ergebnis werden die von Keim erworbenen Mitochondrien sind weitgehend frei von den anormalen Aggregate.
" Bemerkenswert ist, der Großteil der vorliegenden Aggregate in der Mutterzelle nicht nach den Mitochondrien , die den Keim eingegeben , aber sie entweder unterzog Auflösung oder blieb mit der Mitochondrien , die in der Mutterzelle gehalten wurden, und zeigten nur beschränkt lokalen Mobilitäts verbunden" beschreibt Li . " Als solche waren die Knospe - geerbt Mitochondrien weitgehend frei von Aggregaten . "
Störung der Aggregat Mitochondrien Verband erhöht die Mobilität und die Leckage von Mutter - sammelt Aggregate in die Knospe. Li und ihre Kollegen auch festgestellt, dass die Zuordnung der Aggregate mit Mitochondrien allmählich ab in der MutterangehendeHefezellen mit erweiterten Replikations Alter, wahrscheinlich, einen Beitrag zu ihrer verminderten Fähigkeit, durch asymmetrische Zellteilung zu verjüngen.
Die Forscher waren in der Lage , den Prozess sichtbar zu machen , weil die Proteinaggregate wurden mit verschiedenen fluoreszenzmarkierten Proteine, die Aggregate binden markiert. Die KernzentrenElektronenmikroskopie und Imaging im Stowers Institute mit der Forschung unterstützt.