Ученые обнаружили и охарактеризовали новую безмембранную органеллу, которая может сыграть роль в лечении болезни Альцгеймера.
Исследователи из лаборатории нейробиолога Кеннета С. Косика из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре обнаружили новую органеллу — ранее неизвестную клеточную структуру, функция которой заключается в том, чтобы помогать очищать неисправные белки во время стресса и поддерживать функционирование клеток в наилучшем состоянии. Оптимизация этой безмембранной органеллы, которую они называют конденсатом BAG2, может привести к лечению состояний, возникающих в результате неправильной укладки белков, включая болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона и другие нейродегенеративные состояния. Их результаты представлены в статье под руководством ученого Даниэля К. Карреттьеро и опубликованы в журнале Nature Communications.
«Людям уже давно известно, что в клетках , не имеющих мембран, плавает несколько объектов , — сказал Косик. «И до относительно недавнего времени никогда не было ясно, как они удерживаются вместе, что они из себя представляют и чем занимаются».
Действительно, благодаря передовым методам визуализации ученые открыли структуры, которые когда-то были невидимы, обнаружив клетки для действительно сложных и изощренных систем, которыми они и являются.
Особый интерес представляют биомолекулярные конденсаты, которые не имеют узнаваемой оболочки клеточной мембраны, а вместо этого отделены от окружающей цитоплазмы разницей в плотности, которую можно условно сравнить с каплей масла в воде. Это разделение фаз жидкость-жидкость создает специализированную, относительно концентрированную среду для определенных функций и реакций. Например, стресс-гранула — это безмембранная органелла, которая появляется, когда клетка находится в состоянии стресса — может быть, слишком много глюкозы, может быть, слишком жарко или холодно, может быть, клетка испытывает обезвоживание, — и ее задача состоит в том, чтобы подметать РНК, плавающую в клетке. цитоплазме, сохраняя эти генетические инструкции и приостанавливая их трансляцию в белки.
«Если ваша клетка находится в состоянии стресса, вы хотите прекратить выработку белков, чтобы действительно сохранить свою энергию и справиться со стрессом», — объяснил Косик.
Но это только часть картины, считают исследователи.
«Когда есть стресс, что происходит с белками, которые уже находятся в клетке?» — сказал Косик. «Если они находятся в таких стрессовых условиях, некоторые из этих белков могут быть повреждены, и они могут неправильно свернуться». Неправильные складки тау- белка , например, могут стать патологическими и превратиться в нейрофибриллярные клубки , характерные для болезни Альцгеймера.
Вот тут-то и появляется недавно обнаруженный исследователями конденсат BAG2. Органелла, названная в честь содержащегося в ней белка BAG2, способна убирать эти дефектные белки из цитоплазмы и помещать их в протеасому — клеточную версию мусорное ведро, расположенное в органелле.
«Несколько белков образуют небольшую бочку, и по мере того, как белок проходит через этот маленький цилиндр, он деградирует», — сказал Косик. Это инактивирует и разрушает белок. Он добавил, что в клетках в любой момент времени присутствует множество протеасом, но что делает эту конкретную протеасому (обозначенную 20S) особенной, так это то, что она может принимать белки, которые уже несколько неправильно свернуты и не помещаются в другие клеточные мусорные баки.
«Ограничивающий колпачок, присутствующий на многих протеасомах, отсутствует в конденсатах BAG2», — объяснил Косик. Кроме того, этот метод деградации белка не зависит от процесса убиквитинирования, при котором белки, предназначенные для разрушения, помечаются крошечной белковой меткой убиквитина, прежде чем их захватит протеасома.
Роль белка BAG2 в этом контексте еще полностью не определена, но Косик подозревает, что он может играть роль в организации беспорядочного белка до того, как он попадет в 20S протеасому.
«BAG2 считается со-шапероном, поскольку он работает с молекулярными шаперонами , помогая белкам складываться», — сказал он. В предыдущем исследовании Kosik Lab продемонстрировала способность BAG2 нацеливаться и очищать запутанные тау-белки в клеточных культурах .
«Похоже, что эти конденсаты BAG2, по крайней мере, в случае тау, могут добраться до поврежденного тау и поглотить его», — сказал Косик.
Эти многообещающие результаты могут указать на способ остановить развитие болезни Альцгеймера, которая характеризуется накоплением неправильно свернутого тау.
«Конденсат BAG2 — идеальное место для поврежденного тау», — сказал Косик. «Было бы очень хорошо выяснить, как мы можем переместить тау в этот конденсат на ранних стадиях его повреждения, чтобы клетка избавилась от него, прежде чем станет хуже».
Теги: Альцгеймер
