Как клеточные "сигналы бедствия" запускают аварийную уборку

Клетки организма имеют собственные системы экстренного оповещения, которые активируются при инфекции (вирусной или бактериальной), нехватке ключевых "строительных блоков" (например, аминокислот) или других кризисах. Исследование Калифорнийского технологического института (Caltech) раскрыло, как эти клеточные "пути стресса" активируют механизмы контроля качества для ликвидации повреждений.

Работа выполнена в лаборатории Дэвида Чана и опубликована в журнале Molecular Cell под названием "The HRI branch of the integrated stress response selectively triggers mitophagy".

Механизм сигнала "Пожар!"

Существует четыре различных пути стресса, которые заставляют клетку остановить нормальные функции. Каждый путь связан со своим белком-киназой, который активируется "как охранник, услышавший тревогу".

Активированная киназа модифицирует белок EIF2, добавляя к нему фосфорное соединение (фосфорилирование), что отключает EIF2. Поскольку EIF2 — главный инициатор производства белков в клетке, его фосфорилирование приводит к остановке большей части белкового синтеза.

"Если есть пожар, вы хотите прекратить всё, что делаете, и заняться огнём. Остановка EIF2 через фосфорилирование эффективно отключает функции клетки, чтобы она могла сосредоточиться на чрезвычайной ситуации", — говорит первый автор исследования, постдок Йогадитья Чакрабарти.

Двойная роль фосфорилированного EIF2: охранник и уборщик

Во время стресса клетка также должна активировать пути "контроля качества", которые обеспечивают целостность клеточных компонентов. Ранее было неизвестно, как пути стресса влияют на эти механизмы "уборки".

Новое исследование показывает, что во время стресса фосфорилированный EIF2 включается в поверхность митохондрий, что активирует механизм контроля качества для этих органелл — митофагию (селективную деградацию митохондрий). Таким образом, фосфорилированный EIF2 выполняет двойную роль: и "охранника", и "уборщика".

Значение для медицины

Понимание деталей этих клеточных процессов важно для изучения таких заболеваний, как Альцгеймер и Паркинсон, поскольку эти и другие неврологические расстройства характеризуются потерей механизмов контроля качества.

"Митохондрии обычно известны как 'электростанции клетки', и мы узнаём, что клетка имеет сложные механизмы для защиты критических функций своего генератора энергии", — отмечает Чакрабарти.

В настоящее время он расширяет эту работу, чтобы выяснить, взаимодействуют ли пути стресса и с другими механизмами контроля качества.