Учёные показали, что белок Urm1 защищает белки в стрессовых ситуациях

Чтобы предотвратить повреждение белков при клеточном стрессе, они концентрируются в так называемых стрессовых гранулах. Учёные из отдела клеточной биохимии Института биохимии Макса Планка впервые смогли показать, что белок Urm1 играет в этом процессе критическую роль.

В клетках дрожжей этот убиквитин-подобный белок облегчает начало фазового разделения и, следовательно, образование стрессовых гранул. Результаты исследования были опубликованы в журнале Cell.

Клетки могут испытывать различные стрессовые условия, такие как тепловой стресс во время лихорадки. Такие условия могут повредить белки — молекулы, ответственные почти за каждый процесс жизни. Способность клеток запускать защитный стрессовый ответ имеет решающее значение для их выживания.

В рамках этого ответа маленький белок убиквитин присоединяется к повреждённым белкам, чтобы сигнализировать об их удалении путём деградации. Однако другие белки необходимо защищать во время стресса, концентрируя их в так называемых стрессовых гранулах посредством процесса, называемого фазовым разделением.

Как именно это работает, до конца не понятно. В недавнем исследовании Лукас Каир, Сэ-Хун Парк и их коллеги описывают роль маленького белка Urm1 в регуляции образования обратимых конденсатов при стрессе.

Urm1 родственен убиквитину и, как и убиквитин, может ковалентно присоединяться к белкам-мишеням. Однако, в отличие от убиквитина, клеточная роль Urm1 не была полностью понятна. Исследователи обнаружили, что стресс запускает ковалентное присоединение Urm1 к субстратам-мишеням, способствуя их сборке в стрессовые гранулы и другие биомолекулярные конденсаты. Это обеспечивает их безопасное хранение до тех пор, пока стресс не утихнет.

Более конкретно, Urm1 облегчает инициацию фазового разделения, усиливая белок-белковые взаимодействия, благоприятные для этого биофизического процесса. Ключевым моментом является внутренняя способность Urm1 чувствовать закисление клеточной среды, которое происходит при стрессе. В результате Urm1 взаимодействует сам с собой и связывается с другими белками посредством мультивалентных взаимодействий, образуя сложную сеть белковых взаимодействий.

Эта сеть облегчает осаждение белков внутри конденсатов, расположенных как в цитоплазме, так и в клеточном ядре. Присоединение Urm1 к белкам-мишеням облегчается ферментом Uba4, который собирается вместе с Urm1 в конденсатах. В отсутствие Urm1 клетки больше не могут справляться со стрессом. Эти результаты идентифицируют Urm1 как убиквитин-подобный белок с критической функцией в клеточном стрессовом ответе.