Исследование выявило новую терапевтическую мишень для удаления нежелательных и неправильно свернутых белков

Клетки содержат встроенные механизмы «уборки» для удаления поврежденных структур. К ним относится убиквитин-протеасомная система (UPS), которая помечает нежелательные белки молекулой убиквитина, а затем уничтожает их. Когда механизм UPS выходит из строя, клетки активируют компенсаторный процесс очистки — «аггрефагию», при котором белковые агрегаты контролируемо разрушаются. Однако до сих пор механизм аггрефагии был неизвестен.

Теперь статья, опубликованная в Scientific Reports, раскрывает этот механизм. «Наше исследование показывает, что активация аггрефагии индуцируется транскрипционным фактором NRF1 (NFE2L1) в ответ на дисфункцию протеасомы», — объясняет Атсуши Хатанака, аспирант Университета Дошиша (Япония), первый автор исследования.

NRF1, белок, участвующий в транскрипции ДНК в РНК, играет ключевую роль в балансе и регуляции белков. Он повышает экспрессию генов протеасомы при её повреждении.

В рамках исследования команда сначала использовала малую интерферирующую РНК (siRNA), чтобы снизить активность гена синтеза NRF1 в клеточной модели. Затем они применили ингибитор MG132, чтобы заблокировать рециклинг белков, опосредованный протеасомой. Эти обработки привели к накоплению нежелательных белков, что указывало на то, что отсутствие NRF1 эффективно подавляло активацию аггрефагии.

Исследователи также изучили влияние ингибирования протеасомы на гены — прямые мишени NRF1. В ходе экспериментов команда заметила, что в ответ на отказ протеасомы NRF1 вызывал увеличение уровня генов, связанных с аутофагией, — p62 и GABARAPL1.

Повышенный уровень соответствующих белков p62 и GABARAPL1 приводил к удалению белков, помеченных для удаления убиквитином. Другими словами, было обнаружено, что NRF1 запускает процесс аггрефагии через p62 и GABARAPL1 как прямой физиологический ответ на отказ протеасомы.

Далее команда также обнаружила, что присутствие NRF1 было необходимо для образования p62-позитивных пункт — крошечных округлых клеточных структур, содержащих большое количество белка p62. Более того, стало очевидно, что колокализация (физическая близость) белков p62, ULK1 и TBK1 была необходима для активации p62.

Эта активация считается прямым результатом фосфорилирования — добавления фосфатных групп к белкам. Серия экспериментов показала, что фосфорилирование p62 облегчалось NRF1. Фосфорилированный p62 затем способствовал процессу аггрефагии. Как упоминалось ранее, аналогичное увеличение аггрефагии также наблюдалось после опосредованного NRF1 повышения уровня белка GABARAPL1.

Объясняя новизну исследования, г-н Хатанака говорит: «Хотя ранее было показано, что NRF1 повышает экспрессию генов протеасомы при её дисфункции, наши полногеномные транскриптомные анализы показали, что NRF1 напрямую повышает экспрессию связанных с аутофагией генов p62 и GABARAPL1».

Эти открытия прокладывают путь к разработке новых методов лечения дегенеративных заболеваний, таких как болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона и деменция с тельцами Леви, — все они вызваны накоплением неправильно свернутых белков.