Исследователи в Институте Макса Планка Молекулярной Цитобиологии и Генетики (MPI-CBG), Центра Биотехнологии Дрездена TU (BIOTEC) и Университета Вашингтона в Сент-Луисе, США теперь определили впервые мягкое, хотя биологически соответствующая функция прионных областей как белок определенные датчики напряжения, которые позволяют клеткам приспосабливаться к и переживать экологические усилия. Раскрытие физиологической функции является существенным первым шагом к преодолеванию разрыва в понимании биологической роли прионных областей и их преобразования в патологическое вызывающее болезнь государство. Открытия были изданы в Науке.
Скопление подобных приону белков связано с человеческими болезнями. Их заразительное поведение сопоставимо с распространением вирусной инфекции. Это поднимает вопрос того, почему эволюция имела в наличии эти белки: действительно ли эти последовательности хороши для чего-нибудь? В их исследовании команда вокруг лидера исследовательской группы профессора Саймона Альберти от MPI-CBG сосредоточила на прионном белке дрожжей Sup35, у которого есть давняя история как образец для подражания для прионного исследования.
Они нашли, что прионная область Sup35 действует как датчик напряжения, который вызывает формирование защитных капелек белка и гелей, когда клетки выставлены резким условиям.Когда клетки подчеркнуты, например потому что они оголодали питательных веществ, их снижений энергетического уровня. Это приводит к уменьшению цитозольного значения pH – клетки окисляются. В ответ, остановки клеточного деления, метаболизм закрывается, и клетки вступают в режим ожидания.
Когда напряжение закончено, клетки должны быстро повторно программировать свой метаболизм и рост перезапуска и разделение. Профессор Саймон Альберти и его коллеги узнали, что прионная область Sup35 важна для выживания напряжения. «Мы нашли, что клетки, испытывающие недостаток в прионной области, показывают дефект роста, выздоравливая от напряжения», подводит итог Тайтус Фрэнзман, первый автор исследования. Ученые обнаружили, что прионная область чувств Sup35, кислый pH цитозоли и затем стимулирует формирование капелек белка, которые защищают Sup35 от повреждения. «Чтобы сохранить белок, капельки могут даже продвинуться в подобную гелю структуру», говорит соавтор Маркус Дженель от группы биофизики профессора Штефана Грилля в BIOTEC. Эти капельки белка – что форма в цитоплазме, подобной сжатию водных капелек – может распасться снова, позволив клетке снова использовать белок Sup35, когда это перезапускает рост.
Кроме того, коллеги из Университета Вашингтона в Сент-Луисе предсказали последовательности аминокислот, ответственных за изменения ощущения Sup35 в цитоплазматическом значении pH. В этом контексте, Rohit Pappu, Эдвине Х. Профессор Murty Биоинженерии в Вашингтонском Университете, отмеченном, что: «Раскрытие молекулярных компонентов, которые присуждают эти адаптивные способности Sup35, имеет также важные последствия для понимания клеток на молекулярном уровне и принятии этих принципов для строительства синтетических систем».С эволюционной точки зрения конденсаты Sup35 действительно интересны, так как они сохранены среди отдаленно связанных дрожжей, которые отличались почти 400 миллионов лет назад.
Это предполагает, что капелька и формирование геля могут быть наследственной функцией прионной области Sup35. Тайтус Фрэнзман завершает: «Исследование предполагает, что прионные области – определенные для белка датчики напряжения, которые позволяют клеткам отвечать на определенные условия окружающей среды.
Таким образом мы могли показать впервые положительную функцию прионной области, которая часто только связывалась с вызывающими болезнь совокупностями. Таким образом, возможно, это – причина, почему эволюция держала их так долго».