Дослідники з Массачусетського університету в Амхерсті стверджують, що досягли значного прогресу в нашому розумінні того, як клітини реагують на стрес. Вчені виявили, що фермент, що відновлює пошкодження, під назвою ClpX може адаптуватися до коливань рівня клітинної енергії, допомагаючи підтримувати клітину здорової, а також мутувати для усунення різних клітинних аномалій з використанням бактеріальних клітин. Дослідження було опубліковано у журналі Cell Reports.
Як клітини реагують на стрес?
В центрі уваги дослідників були дві різні протеази (ферменти шлунково-кишкового тракту класу гідролаз, необхідні для засвоєння білків) — Lon і ClpX, кожна з яких запрограмована на виявлення різних білків, що ушкоджують. Раніше вважалося, що ці протеази діють як замки, але одночасно вони можуть відкривати лише один тип замків, і якби в клітині був відсутній будь-який з них, з’явилися б негативні побічні ефекти.
Протеази AAA+ у бактеріях, такі як Lon та ClpXP, розщеплюють субстрати з великою селективністю. Вони використовують енергію гідролізу АТФ для управління розгортанням та руйнуванням своїх цільових субстратів. Мутація у сайті зв’язування АТФ ClpX змінює специфічність протеази, сприяючи зниженню кількості субстратів, які зазвичай обмежені Lon.
Однак цей мутант ClpX гірше справляється зі знищенням мішеней ClpXP, що вказує на простий спосіб зміни переважного субстратного балансу протеази. In vitro ClpXP дикого типу аналогічно змінюється селективності мутантної ClpXP, яка змінила кінетику гідролізу АТФ, швидше руйнує субстрати, обмежені Lon, при зниженні рівня АТФ. Ці результати призводять нас до гіпотези про те, що швидкість гідролізу АТФ регулює селективність протеази на додаток до розгортання та зниження субстрату.
Команда вчених провела серію досліджень, в ході яких вони видалили Lon з колоній бактеріальних клітин, і в результаті деякі з них вижили. Вони помітили, що ClpX може змінюватися, щоб виконати функцію Lon, хоч і частково втрачає свої характеристики.
Виявляється, ClpX залежить від АТФ, хімічної речовини, яка забезпечує всі живі клітини енергією. ClpX концентрується у своїх обов’язках, коли рівні АТФ гаразд, але за заниженому порозі вона різко очищається після Lon. Це значний прогрес у наших фундаментальних знаннях про те, як функціонують клітини.
