To undersøgelser finder, at stress omprogrammerer celler

I et par publikationer, forskere har vist, hvordan celler tilpasser sig stressfaktorer – såsom vandtab – ved at omprogrammere deres interne signalnetværk. Undersøgelserne beskriver tidligere ukendte mekanismer, som celler bruger til at sende signaler mellem cellulære maskiner og undgå celledød. Ifølge forfatterne, lægemidler, der forbedrer tilpasningsmekanismerne, kan hjælpe celler med at afværge flere sygdomme, herunder type 2-diabetes. Undersøgelserne blev offentliggjort i Cellerapporter og Molekylær celle .

"Vi opdagede, at celler slukker ikke-essentielle funktioner, når de står over for trusler mod deres overlevelse. Samtidig, celler aktiverer nye mekanismer til at opretholde vigtige funktioner, sagde Maria Hatzoglou, PhD, seniorforfatter på begge artikler, professor i genetik og ernæring ved Case Western Reserve University School of Medicine, og medlem af Case Comprehensive Cancer Center.

Undersøgelserne fokuserer på to typer cellulær stress:cellekrympning fra vandtab, og dysfunktion i det endoplasmatiske retikulum, den cellulære organel, der fremstiller og leder proteiner til bestemte destinationer. Begge har forskellige årsager - alt fra en persons genetik til en celles miljø - og celler skal tilpasse sig stressfaktorerne, eller omkomme. I de nye undersøgelser, forskere beskriver en række cellulære løsninger. "Celler beskytter sig selv ved at bremse energiforbrugende processer, såsom proteinsyntese. Dette forbereder celler til at omprogrammere det cellulære maskineri til kun at lave de essentielle proteiner, der er nødvendige for at overleve, "Sagde Hatzoglou.

I den Molekylær celle undersøgelse, Hatzoglou og kolleger beskriver, hvordan stressede celler fokuserer på kritisk proteinproduktion for at opretholde funktionen af ​​det endoplasmatiske retikulum, ved at transmittere signaler langs uventede molekylære veje. I den Cellerapporter undersøgelse, forskere putter hornhindeceller i saltvand for at tørre dem ud. Cellerne reagerede ved at aktivere veje, der hjælper med at transportere aminosyrer. Ved at gøre det, cellerne var i stand til at forhindre vandtab. Resultaterne tyder på, at medicin, der retter sig mod transportvejene, kan hjælpe med at behandle tørre øjne-syndrom. Sådanne lægemidler kan også hjælpe med at behandle neurodegenerative sygdomme forårsaget af defekter i proteinligevægte.

Sagde Hatzoglou, "Begge vores papirer bidrager til vores forståelse af, hvordan celler forsøger at sikre, at proteiner er korrekt foldet og navigeret gennem cellerne, så de kan nå deres endelige destinationer og påtage sig deres normale funktioner. Denne proces er kendt som 'integreret stressrespons.' "I Molekylær celle , forskere skitserer, hvordan celler kan "omprogrammere" den integrerede stressrespons. Som tidsskriftet forklarer, forfatterne "optrævler mekanismen for tilpasning til kronisk stress, der omfatter tidligere ikke værdsat ombygning." Undersøgelsen skitserer en kaskade af nye cellulære signaler, som celler bruger til at tilpasse sig stressende forhold. Interessant nok, den nye stressforsvarsmekanisme involverer ombygning af det cellulære maskineri, der oversætter mRNA genetisk materiale til en udvalgt gruppe af proteiner. Denne selektive proteinsyntese beskytter stressede celler mod livstruende endoplasmatisk retikulum dysfunktion.

I Molekylær celle , Hatzoglou og kolleger viser også, at endoplasmatisk retikulumdysfunktion er præget af en ny celledødsmekanisme, der involverer cytoplasmatisk vakuolisering - dannelsen af ​​store, giftige lommer inde i celler, der minder om skumagtige celler, observeret i mange menneskelige patologier. Denne fænotype er et patologisk træk i hjernen i de neurodegenerative sygdomme kaldet barndomsataksier, og introducerer den interessante mulighed for, at deres årsag er resultatet af endoplasmatisk retikulum dysfunktion i nerveceller.

Resultaterne kan også føre til nye diabetesbehandlinger. "Patienter, der udvikler type 2 -diabetes, bliver syge, fordi de laver for meget insulin. Dette får det endoplasmatiske retikulum til at blive overvældet og ude af stand til at håndtere den pludselige proteinoverbelastning, fører til dysfunktion. Denne dysfunktion dræber senere insulinproducerende celler i bugspytkirtlen, "sagde Hatzoglou." Vi mener, at vi ved at øge det adaptive respons på øget insulin kan forsinke endoplasmatisk retikulumdysfunktion og sygdomsdebut. "Hatzoglou modtog finansiering fra National Institute of Diabetes and Digestive and Kidney Diseases for at undersøge, hvordan aktivering af cellulære stressreaktioner kunne hjælpe med at forsinke udviklingen af ​​diabetes.

Sammen med kolleger, Hatzoglou planlægger fremtidige eksperimenter for at forstå de molekylære mekanismer, der forsvarer celler under forskellige stressbetingelser. Resultaterne kan føre til nye terapier til at forhindre celledød i flere sygdomstilstande - fra tørre øjne syndrom til diabetes.