Как клетка защищает ядро от ошибочно доставленных белков

Ученые из Гейдельберга исследовали контроль качества белков и выяснили, как клетка предотвращает повреждения, вызванные белками, ошибочно попавшими в клеточное ядро. Их работа сфокусирована на сложном аппарате на внутренней ядерной мембране, который обнаруживает и маркирует такие белки.

В международном сотрудничестве с исследователями из Франции, Швеции и Канады команда под руководством профессора д-ра Михаэля Кнопа из Центра молекулярной биологии Гейдельбергского университета (ZMBH) показала, как в этом процессе запускается клеточная «служба утилизации отходов». Результаты опубликованы в Nature.

Белки содержат в своей структуре сигналы, подобные адресам, которые направляют их в нужное место внутри клетки, например, в ядро. Белки ядра обеспечивают считывание и декодирование геномной информации (ДНК). Попадание в ядро белков, которые там не должны находиться, ставит под угрозу считывание генетической информации и может угрожать существованию всей клетки.

Исследователи разработали новый метод обнаружения ошибочно направленных белков и изучения реакции клетки. Совместно с лабораториями из Ренна и Стокгольма команда ZMBH обнаружила на внутренней ядерной мембране комплексный аппарат — убиквитинлигазу, участвующую в контроле качества белков. Эта лигаза может обнаруживать и маркировать неправильные белки посредством полиубиквитинирования.

На основе этой метки клетка «понимает», что белок не принадлежит ядру, и активирует утилизацию. Протеасома захватывает и «переваривает» помеченные белки.

Ранее считалось, что изучаемая убиквитинлигаза связана со специальным процессом передачи сигналов, участвующим в снабжении клетки аминокислотами. Однако исследование показало, что вместо этого лигаза запускает удаление белка, который нарушил бы поставку аминокислот, оказавшись в ядре не в то время.

Этот «сложный контрольный механизм» также работает с различными другими белками. Если они доставлены неправильно, убиквитинлигаза запускает процесс удаления ошибочных белков из ядра и ядерной мембраны. Остается открытым вопрос: «Как эта убиквитинлигаза определяет, оказались ли белки в правильном или неправильном месте?»