Изменение белка контролирует реакцию клетки на стресс, иммунитет и продолжительность жизни.
Ученые обнаружили ключевой механизм у червей, который участвует в контроле реакции клетки на стресс, сообщается в исследовании eLife.
Это открытие дает принципиально новое представление о механизме реагирования на стресс, который называется ответом развернутого белка (UPR), и поможет исследователям понять процессы, которые защищают клетки, повышают иммунитет и увеличивают продолжительность жизни.
Способность организма справляться с постоянно меняющимися и сложными условиями заключается в его способности активировать стрессовые реакции. Одним из наиболее важных биологических компонентов, подверженных стрессу, являются митохондрии — энергетический механизм наших клеток. Животные реагируют на митохондриальный стресс, активируя UPR — программу наблюдения, которая контролирует митохондриальную функцию и передает сигналы ядру (контрольному центру клетки) — если что-то не так. Хотя некоторые компоненты УПО были идентифицированы, все еще неясно, как именно они контролируются.
«Ранее мы определили гены, которые важны для активации реакции митохондриального стресса», — объясняет ведущий автор Кайю Гао, аспирант Института молекулярной медицины Пекинского университета, Китай. «Среди них был ген ulp-4, который является ферментом, который удаляет молекулу, называемую SUMO, из белков, резко влияя на их функцию. В этом исследовании мы решили выяснить, был ли фермент ULP-4 необходим для реакции на стресс, и повлияло ли это на этот ответ, удалив группы SUMO.»
Команда сначала заблокировала активность гена ulp-4 у червей и проверила, влияет ли это на реакцию UPR. Это предотвращало реакцию на стресс в митохондриях, но не реагировало на стресс в других частях клетки. Когда они восстановили высокий уровень молекулы ULP-4 в червях, дефицитных по ULP-4, они обнаружили, что животные способны активировать митохондриальную реакцию на стресс , предполагая, что ULP-4 необходим для UPR.
Затем они посмотрели, как ULP-4 влияет на митохондриальный УПО. Проводя эксперименты по связыванию белка в клетках дрожжей, они идентифицировали две молекулы, которые взаимодействуют с ULP-4, называемые DVE-1 и ATFS-1. Обе молекулы имели специфические участки, где можно было добавить группу SUMO, поэтому следующий вопрос заключался в том, участвовал ли ULP-4 в удалении этих групп и влияло ли это на UPR. Команда обнаружила, что ULP-4 удаляет группу SUMO из DVE-1. Они также обнаружили, что это происходит у червей и с другой молекулой, которая взаимодействует с ULP-4, ATFS-1.
Наконец, исследователи посмотрели на то, как ULP-4 влияет на устойчивость и продолжительность жизни червей. Они обнаружили, что черви, не имеющие ULP-4, имели подавленный иммунный ответ и снижали выживаемость после заражения бактериями Pseudomonas. А в стрессовых условиях дефицит ULP-4 (или предотвращение добавления групп SUMO путем мутирования DVE-1 или ATFS-1) резко сокращает продолжительность жизни.
«Мы определили модификацию белка, которая способствует иммунному ответу и увеличению продолжительности жизни во время митохондриального стресса», — заключает старший автор Ин Лю, доцент Института молекулярной медицины Пекинского университета. «Вопрос о том, влияет ли добавление групп SUMO на другие белки в процессе контроля качества митохондрий, заслуживает изучения. Поскольку UPR и ULP-4 существуют у людей, нацеливание на активность SUMO может быть когда-нибудь исследовано в качестве потенциальной стратегии лечения нарушений митохондрий и возраста болезни «.
