Według nowego badania komórki pozbawione składników odżywczych kierują stacje transportu białek do ośrodków recyklingu komórkowego w celu rozbicia, co podkreśla nowatorskie podejście komórek do radzenia sobie ze stresującymi warunkami.

Siateczka śródplazmatyczna (ER), wijąca się błona wewnątrz komórki, wytwarza nowe białka przeznaczone dla świata zewnętrznego. Winogronopodobne wyrostki rurkowe na ER, znane jako miejsca wyjścia z ER, działają jak stacje transportowe, zbierając świeżo zsyntetyzowane białka i przenosząc je do następnego etapu podróży.

W ostatnich latach naukowcy odkryli, że te miejsca wyjścia ER pomagają również w dostarczaniu materiału komórkowego i nieprawidłowo sfałdowanych białek do lizosomów – organelli, które rozkładają i poddają recyklingowi materiał w komórce – oraz zapewniają platformę do replikacji wirusów, w tym COVID-19. Jednak badacze byli zakłopotani, w jaki sposób ta jedna struktura, miejsce wyjścia ER, może uczestniczyć we wszystkich tych różnorodnych funkcjach.

W nowym badaniu naukowcy z kampusu badawczego Janelia Research Campus w HHMI, kierowani przez Ya-Cheng Liao, byłego postdoktora w laboratorium Lippincott-Schwartz, a obecnie adiunkta na Uniwersytecie Columbia, wykorzystali obrazowanie żywych komórek w super rozdzielczości i objętościową mikroskopię elektronową do zbadania wpływ stresu żywieniowego na miejsca wyjścia z ER.

Zespół odkrył, że stres pobudza szereg cząsteczek do współpracy w celu skierowania miejsc wyjścia ER do lizosomów, gdzie ulegają one zniszczeniu – jest to nowa droga, którą komórka może wykorzystać do uwolnienia aminokwasów potrzebnych do wytwarzania białek wewnątrz komórki.

Po pierwsze, naukowcy pokazali, w jaki sposób miejsca wyjścia ER są dostarczane i wchłaniane przez niektóre typy lizosomów, gdy komórki są pozbawione składników odżywczych.

Następnie zespół szczegółowo opisał przebieg tego procesu. Rozpoczyna się, gdy głodujące komórki powodują uwalnianie wapnia z lizosomów. Powoduje to, że enzym ALG2 zostaje rekrutowany do miejsc wyjścia z ER, gdzie wiąże się ze strukturą zwaną COPII, która jest przymocowana do szyi, która łączy ER z miejscem wyjścia ER.

To połączenie pomiędzy ALG2 i COPII rozpoczyna proces zwany ubikwitynacją, który bierze udział w degradacji białek. Białko w lizosomie zaangażowane w dostarczanie materiału komórkowego do organelli w celu zniszczenia rozpoznaje ubikwitynę wytwarzaną w procesie ubikwitynacji, kierując miejsce wyjścia ER do lizosomu.

Po dotarciu do lizosomu ALG2, który jest przyłączony do miejsca wyjścia ER z jednej strony, wiąże swoją drugą stronę z innym białkiem, ALIX. ALIX oddziałuje z ESCRT, kompleksem białkowym na powierzchni lizosomu biorącym udział w połykaniu. Ta interakcja powoduje, że miejsce wyjścia ER i lizosom zbliżają się coraz bardziej, aż miejsce wyjścia ER zostanie pochłonięte i połknięte przez lizosom.

Oprócz obserwacji tego procesu w żywych komórkach zespół odtworzył go także w sztucznym systemie, potwierdzając współpracę wszystkich różnych składników.

W nowych pracach szczegółowo opisano nową ścieżkę, którą komórki wykorzystują do zwalczania stresu, co może pomóc naukowcom lepiej zrozumieć, w jaki sposób starzeją się komórki i organizmy. Może to również rzucić światło na inne procesy obejmujące miejsca wyjścia ER, w tym na niekonwencjonalny sposób dostarczania wirusów na zewnątrz komórki przez lizosomy, co może pomóc naukowcom w opracowaniu nowych metod leczenia.

Ta historia została opublikowana z kanału agencyjnego bez modyfikacji tekstu. Zmieniono jedynie nagłówek.