Opdaget hos planter en mekanisme, der korrigerer fejl i proteinfoldning

Forskellige sygdomme i menneskelige nervesystem, såsom amyotrofisk lateral sklerose (ALS), Alzheimers, Huntington's, og Parkinsons sygdomme, er forbundet med den samme grundlæggende lidelse:tab af nerveceller kapacitet til at folde deres proteiner korrekt, som forårsager proteinaggregationer, der danner "klumper", der ender med at generere celledøden.

Planter, som dyr, bruge proteiner til at udføre de cellulære funktioner, der holder dem i live. Proteinsammensætningen bestemmes af oplysningerne i det cellulære DNA, men for at udøve deres biologiske funktion skal proteinerne også foldes i en tredimensionel konfiguration. Hvis et protein ikke foldes korrekt, det vil ikke være i stand til at opfylde sin funktion. Stress situationer, såsom en pludselig temperaturstigning, forårsage fejl i foldningsprocessen, producerer således fejlfoldede proteiner, der enten skal fjernes eller repareres, ellers kunne de samle sig og danne giftige aggregater.

Kloroplaster er de cellulære rum, hvor fotosyntesen finder sted i planteceller. Ud over, de er ansvarlige for at producere mange af de næringsstoffer, der tillader vækst af planter og af dyr, der indtager dem. En stor del af dette arbejde udføres af proteiner, hvoraf nogle er meget tilbøjelige til at misfoldes og aggregeres, og dermed mister deres funktion.

Et team af forskere ledet af Manuel Rodríguez-Concepción, en CSIC -forsker ved Center for Research in Agricultural Genomics (CRAG), har vist, at kloroplaster under normale forhold slipper af med disse defekte proteiner ved at nedbryde dem ved hjælp af det molekylære maskineri kaldet protease Clp. Imidlertid, når akkumuleringen af ​​aggregerede proteiner overstiger Clp -proteasens evne til at fjerne dem, kloroplasterne genererer et nødsignal, der bevæger sig til cellens kerne for at aktivere produktionen af ​​reparationsproteiner, kaldes chaperones. Chaperonerne, på tur, transporteres til kloroplaster for at fortryde proteinets "klumper" og udfolde de opdelte proteiner, favoriserer, at de kan foldes tilbage korrekt og genoprette deres funktion på få timer. Disse molekylære mekanismer ligner dem, der virker i vores nerveceller, når fejlfoldede proteiner produceres i mitokondrierne.

Forskningen, udført med modelfabrikken Arabidopsis thaliana og offentliggjort i tidsskriftet PLOS Genetik , har opdaget et nøglegen (HsfA2), som aktiverer chaperonsyntesen og dermed redder cellen fra de toksiske virkninger, der frembringes ved fejlfoldede proteinakkumuleringer. "Signalvejen fra chloroplaster til kernen tænder for en molekylær switch kaldet HsfA2. Dette nøglegen aktiveres også, når et varmeslag forårsager problemer med proteinfoldning i andre cellulære rum, "forklarer Ernesto Llamas, den første forfatter til værket.

Ifølge Pablo Pulido, den tredje komponent i teamet, der gennemførte denne undersøgelse, "at vide, hvordan planter reagerer på udfordringen med at få nogle af deres proteiner til at miste deres oprindelige struktur og funktion, blive potentielt farlig, er afgørende for bedre afgrødetilpasning til ugunstige miljøforhold. "Denne udfordring er især relevant i den nuværende kontekst af klimaændringer.

Undersøgelsen foretaget på CRAG kan også bidrage til bedre at forstå, hvordan protein-misfoldende nervesystemsygdomme starter, spredning, og forværre. "Grundforskning, det vil sige, forskningen, der omhandler de processer, der driver levende væseners grundlæggende funktion, danner grundlaget for anvendt forskning, "siger Rodríguez-Concepción. I denne forstand, resultatet af deres forskning med planter kunne overføres til nye universelle metoder til at rette proteinets fejlfoldning og dermed påvirke søgen efter løsninger på degenerative sygdomme, der, til denne dag, forblive uhelbredelige.