Hur skyddar kroppen sig från skadliga proteiner?

Defekt proteiner är kända och elimineras av kroppen
Mot mycket drabbande skador har vår kropp utvecklat skyddsmekanismer baserade på naturliga processer som vanligtvis fungerar relativt effektivt. Dessa inkluderar till exempel bortskaffande av defekta, i värsta fall giftiga proteiner. Forskare vid Charité - Universitätsmedizin Berlin har nu dechiffrerat hur bortskaffandet av defekta proteiner, vilket är nödvändigt för cellens överlevnad, är grundläggande. Detta kan också öppna nya terapeutiska alternativ, till exempel inom neurodegenerativa sjukdomar, rapporterar forskarna.

Charitéforskarna har själva upptäckt hur två speciella hjälpproteiner gör det möjligt att eliminera defekta proteiner. De rapporterar i tidskriften Nature Communications, eftersom den defekta messenger ribonukleinsyran, som tjänar som en "ritning" av proteinbiosyntes, erkänns och deras nedbrytning initieras. De två "räddningsproteinerna" eliminerar praktiskt taget potentiellt skadliga föreningar, vilket också skulle kunna öppna nya alternativ för behandling av vissa sjukdomar, rapporterar forskarna.

Ribosomerna läser informationen från mRNA och bildar motsvarande proteiner. Defekt mRNA måste därför elimineras så att inga skadliga proteiner uppstår. (Bild: designua / fotolia.com)

Proteinbiosyntes analyseras noggrant
Forskargruppen kring Dr. Tarek Hilal från Institute of Medical Physics och biofysik vid Charité enligt läsas lagras genetisk information genom den så kallade ribosom under proteinsyntes i generna och proteiner (proteiner) konverteras. För detta ändamål, kommer den lagrade informationen i kromosomerna först översättas till en mobil form, den så kallade messenger ribonukleinsyra (mRNA), som därefter kan läsa ribosomen och sedan tjänar som en exakt plan för produktionen av proteinerna. Ett defekt mRNA resulterar i produktion av defekta, potentiellt skadliga proteiner, vilket är anledningen till att det måste erkännas och försämras effektivt, forskarna betonar.

Defekt mRNA blockerar ribosomerna
I den aktuella studien använde forskarna "mRNAs utan stoppsignal" för att undersöka vilka mekanismer som används här i kroppen för att eliminera den defekta messenger ribonukleinsyran. Om "nonstop mRNA" läses av ribosomen, stagnerande hela processen och ordnad avslutning av Proteinbiosythese stanna ute, forskarna förklara effekten av den felaktiga mRNA. Som ett resultat kan ribosomen inte utföra några ytterligare åtgärder och förblir blockerade.

Hjälpproteiner löser blockeringar
Med hjälp av så kallade Cryo-elektronmikroskopi, forskarna analyserade strukturen hos blockerade anslutningar från ribosomer och mRNA och de kunde bevisa det, känna igen de särskilda hjälpproteiner (Dom34 och HBs1) så låst ribosomen och initiera upplösningen av de blockerade komplexen och nedbrytning av mRNA, rapportera Charité-forskarna. De två hjälparproteinerna skulle bara tappa konserverade områden av ribosomen, som typiskt upptas av mRNA, förklarar experterna vidare. Detta kompetitiva bindningsläge säkerställer att endast ribosomer attackeras av defekta mRNA.

Hoppas på nya terapeutiska alternativ
Studiedirektör Tarek Hilal betonar att "forskning kring effekterna av defekta mRNA och konsekvenserna av bristande nedbrytning blir allt viktigare". Särskilt vid neurodegenerativa sjukdomar såsom amyotrofisk lateral skleros (ALS) är att bestämma felaktiga mRNA och en "molekylär förståelse av cellulära kontrollmekanismer kan därför vara till hjälp för att hitta utgångspunkter för terapeutiska ändamål," hopp av experterna. (Fp)