Enzym har vist sig at kontrollere dannelsen af ​​kollagenbærere og hæmme kollagensekretion

Forskere ved Tokyo Institute of Technology (Tokyo Tech) har identificeret et enzym, der styrer, hvor meget kollagenceller udskiller. Da kollagenubalance er forbundet med en række menneskelige sygdomme, undersøgelsen giver fingerpeg om nye terapeutiske strategier. I øvrigt, resultaterne kunne lette effektiv produktion af kollagen til maden, kosmetiske og farmaceutiske industrier.

Alle celler danner og frigiver proteiner. Proteinerne er pakket som "last" i bittesmå, boblelignende vesikler, før de transporteres uden for cellen. denne proces, kendt som sekretion, er afgørende for sund vækst og udvikling.

Selvom mange undersøgelser har vist, hvordan disse vesikler, kaldet COPII-bærere, håndtere relativt lille last, få har fokuseret på funktionen af ​​usædvanligt store bærere, der er kendt for at pakke meget store proteiner, såsom kollagen.

Nu, en undersøgelse af forskere, herunder Masayuki Komada, Toshiaki Fukushima og kandidatstuderende Kohei Kawaguchi ved Tokyo Institute of Technology har identificeret USP8 som et nøgleenzym involveret i at kontrollere dannelsen af ​​store kollagenbærere. De har rapporteret deres resultater i journalen Biokemisk og biofysisk forskningskommunikation .

Holdet viste, at "at tænde" USP8 hæmmede dannelsen af ​​store luftfartsselskaber, og dermed reduceret kollagen sekretion. Omvendt at slukke for USP8 fremmet kollagentransport, hvilket førte til øget kollagen sekretion. (Se figur 1-3.)

Resultaterne har store konsekvenser for medicin og bioteknologi. Overdreven kollagen sekretion i den menneskelige krop er kendt for at forårsage organfibrose, mens for lidt kollagen sekretion er forbundet med knoglesygdomme, herunder kranio-lenticulo-sutural dysplasi (CLSD) og Cole-Carpenter syndrom. Nye behandlinger for disse sygdomme kunne udvikles gennem yderligere forståelse af USP8's nøjagtige virkemåde. En sådan viden kunne også give nye måder at opskalere kommerciel produktion af kollagen på.

Forskerne har vist, at enzymet virker ved at deubiquitinere et protein kaldet Sec31A, en komponent af COPII-vesikelkappen, der kræves til proteineksport.

En særlig gruppe af proteiner kaldet USP8-STAM1-komplekset ser ud til at være ansvarlig for deubiquitinering af Sec31A, som vist i figur 3.

Undersøgelsen bygger på mange års forskning, der har belyst USP8's alsidighed.

"Vi havde tidligere rapporteret, at USP8 regulerer hypofysehormonsekretion, " siger Fukushima, med henvisning til et papir udgivet i Naturgenetik i 2015. "I processen med denne undersøgelse, vi fandt ved et uheld, at USP8-STAM1-komplekset binder til Sec31."

Det var dette "tilfældige" fund, kombineret med lovende resultater fra andre grupper i USA, det fik holdet til at undersøge USP8's rolle i dannelsen af ​​COPII-bærere.

I forskning, der går mere end et årti tilbage, Komada og andre har klarlagt den konventionelle rolle af USP8 i reguleringen af ​​endocytose5. "Det er meget interessant, at det samme USP8-STAM1-kompleks nu har vist sig at spille en vigtig rolle både i reguleringen af ​​endocytose og i sekretion, " siger Fukushima.

Den nuværende undersøgelse afslører derfor et "nyt ansigt" af USP8-enzymet, og Fukushima antyder, at der kan komme flere overraskelser. USP8 tilhører en familie på omkring 90 kendte deubiquitinerende enzymer, som fortsat er et varmt emne inden for cellulær biologi.