„Věda“ - Studie: Proteiny putují do cílového místa v buňkách – vědci objevili novou cestu transportu

Profesor Johannes Herrmann a jeho doktorandka Katja Hansen zkoumají transport proteinů do mitochondrií. (Foto: AG Herrmann)

Mikroskopní snímek ukazuje mitochondrie, které jsou také známé jako elektrárny buněk. (Foto: AG Herrmann)

Proteiny jsou důležité stavební kameny buněk a jejich složek, například mitochondrií, které jsou energetickými závody buněk. Výzkumníci z Kaiserslauternu pod vedením profesora Dr. Johannes Herrmanna nyní poprvé ukázali, že proteiny se nešíří přímo z místa svého vzniku do buněčných energetických závodů, jak se předpokládalo, ale přes zkratku. V podstatě „surfují“ přes endoplazmatické retikulum, další složku buňky, směrem k nim. V prestižním odborném časopise Science představují vědci tento mechanismus. Předpokládají, že takto buňky zabrání shlukování proteinů. Tento mechanismus by mohl hrát roli při onemocněních, jako jsou Alzheimerova a Parkinsonova choroba.

Ve vědě dlouho platilo tvrzení, že proteiny po jejich výrobě v cytosolu, tekutině uvnitř buňky, putují přímo ke svým cílovým místům, například k buněčným organelám. Mezi tyto malé funkční jednotky buňky patří například mitochondrie, v nichž určité proteiny produkují energii buněk. Na svém povrchu mají mitochondrie speciální receptory. „Rozpoznávají nové proteiny a zajišťují, že speciální transportní póry je přijmou a přenesou dovnitř,“ říká profesor Johannes Herrmann, který na TUK vede obor buněčné biologie a již dlouho se zabývá transportem proteinů do mitochondrií. „Ale co se děje s proteiny před tím, bylo dosud zcela nejasné.“

Spolu s profesorkou Mayou Schuldiner, uznávanou expertkou v oblasti genetiky z prestižního Weizmannova institutu v izraelském Rehovotu, tým Herrmanna zjistil, že proteiny nejprve dorazí do endoplazmatického retikula (ER). ER je také buněčná organela a slouží jako vysílač. Posílá různé buněčné složky, většinou proteiny, na místo, kde jsou potřeba, po jejich vzniku.

„Identifikovali jsme zde určité faktory, které jsou nezbytné pro transport proteinů do mitochondrií,“ říká Katja Hansen, doktorandka u Herrmanna a hlavní autorka aktuální studie. K tomu nejprve vyvinula novou molekulárně biologickou metodu. S její pomocí se týmu z Kaiserslauternu podařilo přesně analyzovat tento mechanismus. Nazvali ho „ER-Surf“, „protože proteiny při něm surfují přes povrch ER,“ vysvětluje Hansen.

ER slouží jako jakýsi mezisklad. „Citlivé nové proteiny jsou zde drženy, dokud je není možné předat mitochondriím,“ říká Herrmann. „Toto pravděpodobně zabrání tvorbě shluků proteinů, takzvaných agregátů, které jsou škodlivé pro buňky a příčinou mnoha nemocí.“

Hermannův tým nyní chce zkoumat, jakou roli může tento mechanismus hrát při různých onemocněních a jak lze snížit tvorbu těchto agregátů. „Především neurodegenerativní onemocnění jako Alzheimerova a Parkinsonova choroba jsou způsobena právě takovými shluky proteinů, které se hromadí v stárnoucích buňkách,“ pokračuje profesor.

Pokud by vědci lépe pochopili tyto procesy, mohli by je v budoucnu využít jako základ pro terapeutické přístupy, například k prevenci stárnutí souvisejících onemocnění.

Do jaké míry hraje mechanismus ER-Surf roli i u proteinů, které putují do jiných částí buňky, musí ukázat další studie.

Studie byla publikována v prestižním odborném časopise „Science“: „ER surface retrieval pathway safeguards the import of mitochondrial membrane proteins in yeast.“ Hansen, K.G., Aviram, N., Laborenz, J., Bibi, C., Meyer, M., Spang, A., Schuldiner, M., Herrmann, J.M.