Регуляция протеостаза организма через межклеточный сигналинг шаперонов

Учёные из Северо-Западного университета впервые обнаружили у животных клеточный процесс, который активируется при стрессе ткани из-за накопления неправильно свёрнутых и повреждённых белков. Ткань в опасности не только пытается справиться с проблемой самостоятельно, но и посылает сигнал о помощи.

В исследовании на прозрачных круглых червях C. elegans было установлено, что весь организм отвечает на стресс, чтобы предотвратить негативное влияние ослабленной ткани на выживание особи.

Стрессированная ткань посылает множественные сигналы бедствия другим тканям организма. Отдалённые ткани отвечают, отправляя биохимическую помощь для восстановления системы контроля качества белков (протеостаза) и возвращения к балансу.

"Теперь мы знаем, что все ткани общаются, — говорит руководитель исследования Ричард И. Моримото. — Это общеорганизменный ответ. Существует сигнальный путь, используемый для коммуникации между тканями, и ткани в опасности используют его, чтобы позвать на помощь. Когда весь организм не отвечает на бедствие или отвечает плохо, может возникнуть болезнь".

Знание биологической основы этих процессов межклеточной коммуникации у многоклеточных организмов может дать учёным новый подход к пониманию болезней человека, особенно связанных с неправильным сворачиванием белков, таких как болезни Альцгеймера, Паркинсона и Хантингтона, а также метаболических нарушений и рака.

Результаты исследования

Исследователи обнаружили, что когда мышечная ткань испытывает стресс из-за экспрессии дефектного белка, она посылает сигнал нейронам и клеткам кишечника. Все три типа тканей отвечают, запуская тепловой шоковый ответ — древний и мощный механизм обнаружения и реакции на повреждение белков. Функциональные белки поддерживают здоровье и долголетие организма.

Учёные использовали мутации в мышечно-специфичных белках, вызывающие их повреждение. Они обнаружили, что защитный тепловой шоковый ответ активируется как в стрессированной ткани (мышечные клетки), так и в отдалённых, нестрессированных тканях (нейроны и клетки кишечника).

"Это удивило нас, — отметил Моримоти. — Зачем кишечнику или нейронам знать, что происходит в мышечных клетках? Речь идёт о выживании организма. Помощь стрессированной ткани приносит пользу всей особи".

Повреждённый белок сигнализирует мышечной клетке о проблеме, запуская тепловой шоковый ответ и специальные защитные молекулярные шапероны, которые исправляют повреждённые белки. Отдалённые ткани также чувствуют стресс и запускают тот же ответ, что приносит пользу мышечным клеткам.

Ключевое открытие: когда исследователи повышали уровни молекулярных шаперонов только в нейронах или клетках кишечника (не в мышечных клетках), это также приводило к восстановлению здоровья белков в мышечных клетках.

Исследование опубликовано 6 июня в журнале Cell.