Kako se stanice rješavaju svojega otpada?

Defektni proteini koji se ne izluče iz tijela mogu prouzrokovati bolesti kao što su Alzheimerova ili Parkinsonova. Znanstvenici pri Biokemijskom institutu Max Planck nedavno su uspjeli u otkrivanju mašinerije koja radi na uništavanju staničnih proteina – 26S proteasoma čija je glavna zadaća uništavati nepotrebne i oštećene proteine.

Učinili su to uz kombiniranje različitih metoda strukturne biologije. Rezultati suradnje s kolegama sa Sveučilišta u Kaliforniji i Švicarskog federalnog instituta tehnologije iz Zuricha, predstavljaju važan korak naprijed u istraživanju 26S proteasoma. Nalazak je objavljen u Proceedings of the National Academy of Science.

Pri svakoj danoj točki u vremenu, stanice mogu sadržavati samo proteine koji su potrebni u točno tom vremenu. U supronome, mogu se dogoditi nepotrebne reakcije koje mogu uzrokovati rak ili druge bolesti. Nadalje, proteini moraju biti složeni ispravno kako bi ispunili svoj zadatak. Neispravno posloženi proteini mogu se zgrudati u agregate i neurodegenerativne bolesti kao što su Alzheimerova ili Parkinsonova mogu nastati kao posljedica. Kako bi se ovo spriječilo, više mehanizama u tijelu regulira broj proteina u stanici i uništava višak, ukoliko je to potrebno.

„Stanično odlaganje otpada“ – 26S proteasom – igra vrlo važnu ulogu u uništavanju proteina. Prvo, neispravno posloženi ili potencijalno opasni proteini povezuju se s molekulama zvanima ubiqutini. 26S proteasome detektira označene proteine i lomi ih u manje djeliće, koji se onda recikliraju. Znanstvenici u timu Wolfganga Baumeistera, voditelja istraživalačkog odjela Molekularna strukturna biologija“ pri Biokemijskom institutu Max Planck, tek sada su uspjeli otkriti njegovu strukturu.

Puno djelića puzzli tvore jednu strukturu
„Struktura 26S proteasoma mijenja se stalno“, objašnjava Friedrich Foerster, voditelj istraživalačke skupine „Modeliranje proteinskih kompleksa“ pri Biokemijskom institutu Max Planck. „Zbog tog razloga primjenom tradicionalnih pristupa to do sada nismo mogli objasniti, već jedino koristeći kristalografiju X zrakama“. Morali smo kombinirati različite metode kako bi bili uspješni.“. Elektronski mikroskop i maseni spektrograf pomogli su kako bi se otkrila općenita struktura 26S proteasoma. Kristalografija X zrakama osigurala je detaljniji uvid u specifična područja molekula. Istraživači su tada koristili računali program kako bi integrirali različite podatke i dobili sveukupnu sliku.

Na temelju ovih rezultata, sljedeće što su istraživači željeli saznati je kako različiti mehanizmi uništavanja proteina djeluju do u detalje. „Već smo razvili hipotezu o tome na koji način 26S proteasom detektira odabrane proteine i procesuira ih“, kaže Stefan Bohn, znanstvenik pri Biokemijskom institutu Max Planck. Potpuno objašnjenje 26S proteasoma i njegovih temeljnih mehanizama moglo bi također biti od medicinske važnosti: „Odstranjivanje staničnog otpada“ je terapeutski cilj za liječenje raka i neurodegenerativnih bolesti.

Izvor: Max-Planck-Gesellschaft; znano.st

Leave a Comment