研究: 細胞は損傷したタンパク質工場を修復するために保守要員を派遣する

フロリダ州ジュピター — 細胞内部の仕組みの基礎となる発見で、科学者らは、酸化ストレスによってリボソームと呼ばれるタンパク質工場が損傷した場合、作業を迅速に再開できるよう、修復作業員が損傷の修復を手伝うために移動する可能性があることを発見した。

ジャーナル「モレキュラー・セル」で金曜日に報告されたこの発見は、がん、老化プロセス、成長と発達に影響を与える可能性があると、研究の筆頭著者で分子生物学者でハーバート・ヴェルトハイム大学スクリップス校の教授であるカトリン・カルブスタイン博士は述べた。バイオメディカルイノベーション＆テクノロジー研究所。

「文字通り、全細胞の質量の半分以上がリボソームです」とカルブスタイン氏は言う。 「十分なリボソームがないか、リボソームが機能不全に陥っている場合、タンパク質が正しく生成されず、これらすべての病気が引き起こされる可能性があります。たとえば、リボソームの機構の欠陥がすべてのがん細胞に見られることがわかっています。 」

人間の場合、個々の細胞には 1,000 万個のリボソームがあり、遺伝子に記述されたタンパク質を一度に 1 アミノ酸ずつ組み立てています。 感染症、紫外線、放射線、酸化ストレスなど、多くのことが細胞にダメージを与える可能性がありますが、細胞には自らを守る驚くべき能力があります。 多くの場合、破損したアイテムには破壊用のタグが付けられ、切断されてリサイクルされます。 ただし、リボソームは多数存在することが非常に重要であるため、損傷したリボソームをすべて破壊することには問題があります。

Karbsteinらは、酵母細胞の研究で、リボソームが酸化ストレス損傷に対する代替反応を持っていることを発見した。 エネルギー代謝プロセスによって生成される高活性酸素分子が安定した着地場所を見つけなければならないときに、細胞内で酸化ストレスが発生します。 多くの場合、それらの安定した場所はタンパク質内に存在します。 過剰な酸素が導入されると、タンパク質が変化して損傷を受ける可能性があります。

科学者らは、リボソームが、シャペロンのように機能し、損傷した部分を細胞から遠ざけるヘルパー分子を使って、この望ましくない損傷を修復していることを発見した。 損傷はすぐに修復され、リボソームが再び機能します。 したがって、細胞は完全に新しいリボソームを分解して再作成するというより集中的なプロセスを回避し、リボソームプールが突然失われる危険を回避します。

「通常、タンパク質が壊れても、細胞はそれらを分解するだけです。リボソームは RNA とタンパク質の非常に大きな複合体なので、おそらく一部が壊れても、すべてを捨てたくないでしょう」とカルブスタイン氏は言う。 「新しい車を買うのではなく、パンクしたタイヤを交換するようなものです。」

他の研究著者には、筆頭著者のYoon-Mo (Jason) Yang博士が含まれます。 ケイト・キャロル博士。 同じくヴェルトハイム大学スクリップス研究所のヨンウン・ジョン博士、さらに現在シカゴ大学のダニエル・アベッグ博士とアレクサンダー・アディベキアン博士。

この研究は、国立衛生研究所の助成金 R01GM145886 (AA)、F32-GM139302 (YY)、R35-GM136323 (KK)、R01GM102187 (KSC) および HHMI 教員奨学金助成金 55108536 (KK) によって支援されました。

Stacey S. DeLoye は、フロリダ州ジュピターにある UF Scripps Biomedical Research のコミュニケーション ディレクターを務めています。 彼女は 2022 年 4 月に UF Health チームに加わりました。