Odkrywcza droga degradacji rybosomów
Izabela Klauza | 2008-05-06
Degradacja w proteosomie poprzedzona procesem ubikwytynacji jest głównym mechanizmem, podczas którego niszczone są cząstki niepotrzebne, stare i nieodpowiednie dla komórki. Rybosomy są bardzo ważnymi elementami w komórce. Naukowcy niedawno odkryli, że proces degradacji rybosomów nie odbywa się na drodze klasycznej, ale przy udziale tzw. rybofagów.
Do utrzymania równowagi w komórce niezbędne są wszelkiego rodzaju procesy tworzenia oraz mechanizmy degradacji. Materiał budulcowy, czyli białka powstaje przy udziale rybosomów, gdzie ma miejsce przepisanie sekwencji nukleotydowej (mRNA) na sekwencję aminokwasową. Jeżeli zajdzie błąd w procesie translacji (mRNA białko) lub białko zostanie źle poskładane wtedy, pod wpływem odpowiednich regulatorów komórkowych, następuje jego degradacja. Po uprzednim wyznakowaniu, niezdatnych do funkcjonowania w komórce białek, ubikwytyną (proces ubikwitynacji) następuje skierowanie takiego białka do proteosomu. Tam odpowiednie enzymy proteolityczne degradują białko.
Jako, że rybosomy pełnią bardzo ważną funkcję w komórce, potrzebują również do swojej pracy dużego nakładu energii. W trudnych dla komórki warunkach środowiskowych, energia jest bardzo cennym elementem do przeżycia, dlatego też ważne jest by ją w jak najlepszy sposób zaoszczędzić. Właściwym posunięciem jest ograniczenie jej zużycia przez organella, które wykorzystują ją w bardzo dużej ilości, np. rybosomy. Dlatego system komórkowy usuwa część rybosomów na potrzeby energooszczędne, zmniejszając tym samym produkcję białek.
Naukowcy z ETH w Zurichu (Instytut Biochemii) odkryli sposób eliminacji rybosomów z komórki, za pomocą tzw. „rybofagów” (ang. ribophags). Badania oraz wyniki zostały opublikowane na łamach czasopisma „Nature Cell Biology” 6 kwietnia. Przyroda zna takie przypadki fagów, przeznaczonych do procesu degradacji, np. autofagi („komórka sama siebie zjada”), czy fitofagi (pożerają mitochondria), ale „rybofagi” są pojęciem zupełnie nowym, wymagającym jeszcze wielu badań.
„Rybofagi” zostały zaobserwowane na drożdżach Saccharomyces cerevisae. Cały mechanizm nie jest jeszcze dokładnie poznany. Zbadano, że w „rybofagach” zachodzi separacja podjednostek rybosomów (rybosomy zbudowane są z dwóch podjednostek: S60 i S40). Podjednostka S60 jest znakowana – najprawdopodobniej ubikwityną – po czym proteza odcina ubikwitynę (lub inną cząstkę służącą do wcześniejszego znakowania rybosomy przeznaczonego do degradacji) w pęcherzyku trawiennym lub przed wejściem do niego. Pęcherzyk transportujący połyka S60 i przenosi do wakuoli, gdzie enzymy trawienne rozkładają podjednostkę na pojedyncze elementy. Degradacja S40 stanowi jeszcze tajemnicę dla naukowców, sugeruje się, że również podlega specjalnemu rozkładowi.
Istotne w tym odkryciu jest znaczenie pojedynczego znakowania ubikwytyną, które wcześniej nie było brane pod uwagę w opracowaniu procesu degradacji przy udziale autofagów. Połączenie procesu UPS (ubikwytyna-proteosom system) oraz mechanizmu działania autofagów jest sugerowane przez naukowców jako kluczowy element przy degradacji neuronów. Jest to oczywiście przydatne przy leczeniu chorób typu Alzheimer czy Parkinson.
Źródło:
Mature ribosomes are selectively degraded upon starvation by an autophagy pathway requiring the Ubp3p/Bre5p ubiquitin protease, Nature Cell Biology, 6.04.2008, sciencedaily.com
Degradacja rybosomu przy udziale “rybofaga”. Pierwszym etapem jest podział rybosomu na podjednostki (S60 i S40) a następnie znakowanie ubikwityną przed strawieniem w pęcherzyku trawiennym (a) lub podczas trawienia (b). Credit: diagram: C. Kraft/M. Peter, Nature Cell Biology