AI & computing › AI-gestuurde wetenschappelijke ontdekkingen
Gestreste cellen zetten hun eigen eiwittransport tijdelijk stil
Japanse onderzoekers hebben ontdekt hoe cellen onder stress de doorvoer van eiwitten tussen twee belangrijke celonderdelen afremmen. Het mechanisme voorkomt dat kapotte eiwitten de cel in gaan, en werkt via een simpele verandering in de samenstelling van een celmembraan.
Elke cel in ons lichaam maakt voortdurend nieuwe eiwitten. Dat gebeurt in het endoplasmatisch reticulum, een uitgebreid netwerk van membranen dat dienst doet als eiwitfabriek. Vanuit daar reizen de eiwitten naar het Golgi-apparaat, een soort sorteercentrum dat ze naar hun uiteindelijke bestemming stuurt. Dat transport verloopt via kleine, bolvormige transportblaasjes die wetenschappers COPII-vesikels noemen.
Wanneer een cel onder druk staat, bijvoorbeeld door hitte, een tekort aan voedingsstoffen of andere stressfactoren, gaat er vaak iets mis bij het vouwen van nieuwe eiwitten. Verkeerd gevouwen eiwitten kunnen schadelijk zijn als ze de cel in worden gestuurd. Een onderzoeksteam onder leiding van de Japanse Hiroshima University wilde weten hoe de cel dat probleem oplost. De resultaten zijn gepubliceerd in Nature Communications.
Een seintje in het membraan
De onderzoekers gebruikten bakkersgist, Saccharomyces cerevisiae, als proefdier voor hun experimenten. Gist is voor celbiologen een populair modelorganisme, omdat de basisprocessen in gistcellen sterk lijken op die in menselijke cellen. Door genen uit te schakelen die betrokken zijn bij het vesikeltransport, ontdekten de wetenschappers een keten van gebeurtenissen die in werking treedt zodra het endoplasmatisch reticulum onder stress komt te staan.
Stress blijkt de hoeveelheid fosfatidinezuur in het membraan van het endoplasmatisch reticulum te verhogen. Dat is een vetachtige bouwsteen van celmembranen. Die toename activeert vervolgens een regelsysteem in de celkern, waardoor het gen YIP3 harder aan het werk gaat. Het eiwit dat dit gen aflevert, Yip3, grijpt op zijn beurt in bij de vorming van de COPII-vesikels.
Een fabriek die zijn eigen loading dock ontmantelt
Normaal gesproken verzamelt zich op specifieke plekken in het membraan van het endoplasmatisch reticulum een eiwit genaamd Sec16. Dit scaffold-eiwit fungeert als een soort bouwsteiger waarop de transportblaasjes worden samengesteld. Onder stress zorgt Yip3 ervoor dat Sec16 zich daar niet meer ophoopt, waardoor er simpelweg geen nieuwe COPII-vesikels meer gemaakt kunnen worden.
Onderzoeksleider Kouichi Funato vergelijkt het met een fabriek die tijdelijk haar eigen laadperron afbreekt zodra er te veel kapotte producten van de lopende band komen. Zo wordt voorkomen dat gebrekkige waar de deur uitgaat, totdat de productie weer op orde is.
Volgens de onderzoekers is dit de eerste keer dat is aangetoond dat een verandering in de vetsamenstelling van een membraan via de aansturing van genen het opbouwen van transportmachinerie kan reguleren. Het team wil nu uitzoeken via welke tussenstappen Yip3 precies ingrijpt op Sec16, om zo het volledige stressmechanisme van de cel in kaart te brengen.
Achtergrond & begrippen
Wat betekent dit voor de toekomst? Dit onderzoek legt een fundamenteel kwaliteitscontrolesysteem van de cel bloot dat mogelijk ook meespeelt bij ziektes waarbij eiwitten verkeerd vouwen, zoals sommige neurodegeneratieve aandoeningen en diabetes. Beter begrip van dit mechanisme kan op termijn helpen bij het ontwikkelen van medicijnen die celstress gerichter aanpakken.
- Endoplasmatisch reticulum
- Een netwerk van membranen in de cel waar nieuwe eiwitten worden gemaakt en gevouwen.
- Golgi-apparaat
- Het onderdeel van de cel dat eiwitten sorteert en naar hun juiste bestemming stuurt.
- COPII-vesikel
- Een klein transportblaasje dat eiwitten vervoert van het endoplasmatisch reticulum naar het Golgi-apparaat.
- Fosfatidinezuur
- Een vetmolecuul in celmembranen waarvan de hoeveelheid verandert als reactie op stress.
- Scaffold-eiwit
- Een eiwit dat als bouwsteiger dient waarop andere eiwitten zich verzamelen om een bepaalde structuur op te bouwen, in dit geval de COPII-vesikels.
- Modelorganisme
- Een relatief eenvoudig organisme, zoals bakkersgist, dat wetenschappers gebruiken om processen te bestuderen die ook in complexere organismen voorkomen.
- ER-stress
- Een toestand waarin het endoplasmatisch reticulum overbelast raakt, vaak doordat eiwitten niet goed vouwen.
Bronnen
Dit artikel is met behulp van AI geschreven op basis van bovenstaande bronnen en is geen letterlijke vertaling. Zo werkt onze redactie.
