Новые открытия от команды Клодин Крафт на выставке Max F. Лаборатории Perutz (MFPL) Венского университета и Венского медицинского университета дают представление о том, как клетки утилизируют свои отходы. Сбои в этом процессе связывают с болезнью Альцгеймера и раком. Исследование опубликовано в известном научном журнале Molecular Cell.
Аутофагия – или как убираются клетки
"Взрыв и грязь ушла!" Есть много рекламы продуктов, которые утверждают, что облегчают непопулярный процесс уборки. Но не только наше окружение нужно содержать в чистоте. Даже наши клетки нуждаются в уборке. Ответственный клеточный процесс называется аутофагией, при котором скоординированное действие набора белков удаляет поврежденный клеточный материал или патогены, такие как бактерии, из клетки. В то же время аутофагия также помогает клеткам выжить во времена голода, перерабатывая собственные компоненты клеток для производства энергии, подобно станциям утилизации в городе.
Центральный игрок в аутофагии: Atg1
Некоторое время исследователям был известен ключевой координатор аутофагии – белок Atg1. Однако, как именно Atg1 выполняет свою работу, оставалось неясным, несмотря на усилия многих групп по всему миру. Теперь команда Клодин Крафт на Max F. Лаборатории Perutz (MFPL) Венского университета показали, что Atg1 модифицирует набор белков с определенной последовательностью распознавания. В сотрудничестве со своими коллегами Густавом Аммерером из MFPL и Беном Тюрком из Йельского университета они не только расшифровали последовательность распознавания, но и определили клеточные белки, которые действительно содержат эту последовательность. Один из них, Atg9, особенно заинтересовал исследователей, поскольку это не только известный компонент клеточного "мешок для мусора", но также содержит шесть потрясающих последовательностей распознавания. Даниэль Папински, первый автор исследования, объясняет: "В каждой ячейке есть специализированные станции по переработке. Чтобы избавиться от отходов, клетке необходимо обернуть их, как будто мусор кладут в мешок. Затем этот сотовый мешок для мусора может быть доставлен на станцию по переработке сотового мусора, где отходы разбиваются на части, пригодные для повторного использования." Atg9 необходим для этого процесса.
Как Atg1 координирует упаковку клеточных отходов?
Чтобы проверить, как Atg1 точно регулирует упаковку клеточных отходов, исследователи изменили последовательности распознавания Atg9. Они обнаружили, что в этом случае Atg1 не может модифицировать Atg9 и не происходит аутофагия и, следовательно, удаление клеточных отходов. "Этот сценарий аналогичен сценарию в камерах, в которых вообще нет оборудования для удаления отходов", говорит Клодин Крафт, ведущий автор исследования. Другие эксперименты показали, что после модификации Atg1, Atg9 рекрутирует другие белки – взаимодействие, гарантирующее, что клеточные отходы упаковываются и утилизируются. Исследователь невольно оставил решающий и самый захватывающий эксперимент напоследок. Метод, который они использовали, был описан всего несколько месяцев назад и позволяет наблюдать под микроскопом, как клетки упаковывают свои отходы. Даниэль Папински говорит: "Когда мы посмотрели на клетки, содержащие Atg9 с измененной последовательностью распознавания, которую Atg1 не может изменить, мы заметили, что упаковка клеточных отходов прекратилась преждевременно. Следовательно, правильное функционирование Atg1 и Atg9 имеет решающее значение на ранних этапах процесса утилизации отходов, когда мусор помещается в «мешки»."
Детальное понимание таких фундаментальных клеточных событий необходимо для изучения заболеваний, которые идут рука об руку с этими процессами – в случае аутофагии, болезни Альцгеймера и рака – и в долгосрочной перспективе поможет лучше лечить или даже предотвращать эти заболевания.