To nye opdagelser kaster lys over mysteriet om, hvordan celler håndterer stress

I ny forskning for nylig offentliggjort i tidsskriftet Cell Reports , et team af forskere fra University of Massachusetts Amherst dykkede ned i mysterierne om, hvordan celler modstår stress. Ved hjælp af bakterieceller opdagede forskerne, at et skade-reparerende enzym, kaldet ClpX, ikke kun kan mutere for at løse flere cellulære problemer, men kan reagere på skiftende niveauer af cellulær energi for at hjælpe med at holde en celle sund.

"Det, vi virkelig er interesserede i," siger Peter Chien, professor i biokemi og molekylærbiologi ved UMass Amherst og avisens seniorforfatter, "er, hvordan celler reagerer på stress. Vi studerer en klasse af enzymer, kaldet proteaser, som målretter og ødelægge skadelige proteiner i en celle. Disse proteaser kan selektivt genkende specifikke, individuelle proteiner enestående proteiner. Men hvordan gør de dette? Hvordan kan de vælge mellem sunde og skadelige proteiner?"

For at besvare dette spørgsmål fokuserede Chien og hans medforfattere på to specifikke proteaser, kendt som Lon og ClpX, som hver især er udsøgt indstillet til at genkende et andet skadeligt protein. Man havde længe troet, at Lon og ClpX fungerede som nøgler:Hver enkelt kunne kun åbne en bestemt lås og ingen anden, og hvis en celle manglede enten, ville der opstå alvorlige bivirkninger.

"Hvis du nogensinde har haft en ekstremt rodet studiekammerat," siger Chien, "ved du, hvor vigtigt det er at tømme skraldespanden regelmæssigt. At savne Lon-proteasen er som at have en værelseskammerat, der aldrig vasker, skifter eller gør rent."

Men efter en række eksperimenter, der involverede sletning af Lon fra kolonier af bakterieceller, begyndte Chiens team at bemærke noget mærkeligt:​​Nogle af kolonierne overlevede.

Denne observation førte til deres første opdagelse:ClpX kan mutere for at udføre en Lon-lignende funktion, selvom den mister nogle af sine ClpX-evner. Det er, som om du for at holde dit kollegieværelse rent, begyndte at vaske din værelseskammerats sokker, men var nødt til at ofre noget af dit eget rene vasketøj for at gøre det.

Ved at finde ud af præcis, hvordan ClpX-mutationen tillod proteasen at udvide sin funktion, gjorde holdet sin anden opdagelse:Vild, ikke-mutant ClpX kan også udføre nogle af Lons pligter under de rette betingelser.

Det viser sig, at ClpX er meget følsom over for ATP, en organisk forbindelse, der er energikilden for alle levende celler. Ved normale niveauer af ATP fokuserer ClpX på sine egne opgaver, men ved en specifik, lavere tærskel begynder det pludselig at rydde op efter Lon.

"Dette er et reelt gennembrud i den grundlæggende forståelse af, hvordan celler fungerer," siger Chien. "Det ændrer reglerne:Ikke kun styrer cellulær energi, hvor hurtigt en celle virker, men også hvordan den fungerer." + Udforsk yderligere

ClpX-ClpP proteinkompleks kunne være udgangspunktet for nye antibiotika