Исследователи из Массачусетского университета в Амхерсте утверждают, что добились значительного прогресса в нашем понимании того, как клетки реагируют на стресс. Ученые обнаружили, что восстанавливающий повреждения фермент под названием ClpX может адаптироваться к колебаниям уровня клеточной энергии, помогая поддерживать клетку здоровой, а также мутировать для устранения различных клеточных аномалий с использованием бактериальных клеток. Исследование было опубликовано в журнале Cell Reports.
Как клетки реагируют на стресс?
В центре внимания исследователей были две различные протеазы (ферменты желудочно-кишечного тракта класса гидролаз, необходимые для усвоения белков) — Lon и ClpX, каждая из которых запрограммирована на обнаружение различных повреждающих белков. Раньше считалось, что эти протеазы действуют как замки, но одновременно они могут открывать только один тип замков, и если бы в клетке отсутствовал любой из них, появились бы негативные побочные эффекты.
Протеазы AAA+ в бактериях, такие как Lon и ClpXP, расщепляют субстраты с большой селективностью. Они используют энергию гидролиза АТФ для управления развертыванием и разрушением своих целевых субстратов. Мутация в сайте связывания АТФ ClpX изменяет специфичность протеазы, способствуя снижению количества субстратов, которые обычно ограничены Lon.
Однако этот мутант ClpX хуже справляется с уничтожением мишеней ClpXP, что указывает на простой способ изменения предпочтительного субстратного баланса протеазы. In vitro ClpXP дикого типа аналогично изменяющейся селективности мутантной ClpXP, которая изменила кинетику гидролиза АТФ, быстрее разрушает субстраты, ограниченные Lon, при снижении уровня АТФ. Эти результаты приводят нас к гипотезе о том, что скорость гидролиза АТФ регулирует селективность протеазы в дополнение к развертыванию и снижению субстрата.
Команда ученых провела серию исследований, в ходе которых они удалили Lon из колоний бактериальных клеток, и в результате некоторые из них выжили. Они заметили, что ClpX может изменяться, чтобы выполнить функцию Lon, хотя и частично теряет свои характеристики.
Оказывается, ClpX зависит от АТФ, химического вещества, которое обеспечивает все живые клетки энергией. ClpX концентрируется на своих обязанностях, когда уровни АТФ в норме, но при заниженном пороге она резко очищается после Lon. Это значительный прогресс в наших фундаментальных знаниях о том, как функционируют клетки.
