Verschillende ziekten van het menselijk zenuwstelsel, zoals amyotrofische laterale sclerose (ALS), Alzheimer, Huntington, en de ziekte van Parkinson, zijn geassocieerd met dezelfde basisstoornis:het verlies van het vermogen van zenuwcellen om hun eiwitten correct te vouwen, die eiwitaggregaties veroorzaakt die "klonten" vormen die uiteindelijk de celdood veroorzaken.

Planten, zoals dieren, eiwitten gebruiken om de cellulaire functies uit te voeren die hen in leven houden. De eiwitsamenstelling wordt bepaald door de informatie die aanwezig is in het cellulaire DNA, maar om hun biologische functie uit te oefenen, moeten de eiwitten ook in een driedimensionale configuratie worden gevouwen. Als een eiwit niet goed vouwt, het zal zijn functie niet kunnen vervullen. Stresssituaties, zoals een plotselinge temperatuurstijging, fouten veroorzaken in het vouwproces, waardoor verkeerd gevouwen eiwitten worden geproduceerd die ofwel moeten worden verwijderd of gerepareerd, anders zouden ze kunnen clusteren en giftige aggregaten vormen.

Chloroplasten zijn de celcompartimenten waar de fotosynthese plaatsvindt in plantencellen. In aanvulling, ze zijn verantwoordelijk voor het produceren van veel van de voedingsstoffen die de groei van planten en dieren die ze binnenkrijgen mogelijk maken. Een groot deel van dit werk wordt gedaan door eiwitten, waarvan sommige zeer vatbaar zijn voor verkeerd vouwen en aggregeren, waardoor ze hun functie verliezen.

Een team van wetenschappers onder leiding van Manuel Rodríguez-Concepción, een CSIC-onderzoeker bij het Centre for Research in Agricultural Genomics (CRAG), heeft aangetoond dat chloroplasten onder normale omstandigheden van deze defecte eiwitten afkomen door ze af te breken met behulp van de moleculaire machinerie die protease Clp wordt genoemd. Echter, wanneer de accumulatie van geaggregeerde eiwitten het vermogen van de Clp-protease om ze te verwijderen overschrijdt, de chloroplasten genereren een noodsignaal dat naar de kern van de cel reist om de productie van reparatie-eiwitten te activeren, chaperonnes genoemd. de begeleiders, beurtelings, worden getransporteerd naar de chloroplasten om de "klonten" van het eiwit ongedaan te maken en de gedesaggregeerde eiwitten te ontvouwen, het voordeel dat ze correct kunnen worden teruggevouwen en hun functie binnen een paar uur kunnen herstellen. Deze moleculaire mechanismen zijn vergelijkbaar met die in onze zenuwcellen werken wanneer verkeerd gevouwen eiwitten worden geproduceerd in de mitochondriën.

Het onderzoek, uitgevoerd met de modelplant Arabidopsis thaliana en gepubliceerd in het tijdschrift PLOS Genetica , heeft een sleutelgen (HsfA2) ontdekt, die de chaperonne-synthese activeert en zo de cel redt van de toxische effecten die worden veroorzaakt door verkeerd gevouwen eiwitophopingen. "De signaalroute van de chloroplasten naar de kern zet een moleculaire schakelaar aan genaamd HsfA2. Dit sleutelgen wordt ook geactiveerd wanneer een hitteberoerte problemen veroorzaakt met eiwitvouwing in andere cellulaire compartimenten, " legt Ernesto Llamas uit, de eerste auteur van het werk.

Volgens Pablo Pulido, de derde component van het team dat dit onderzoek heeft uitgevoerd, "weten hoe planten reageren op de uitdaging dat sommige van hun eiwitten hun oorspronkelijke structuur en functie verliezen, potentieel gevaarlijk worden, is essentieel voor een betere aanpassing van gewassen aan ongunstige omgevingsomstandigheden." Deze uitdaging is met name relevant in de huidige context van klimaatverandering.

Het onderzoek bij CRAG kan ook helpen om beter te begrijpen hoe eiwit-misfolding ziekten van het zenuwstelsel beginnen, spreiding, en verergeren. "Basis onderzoek, Het is te zeggen, het onderzoek dat zich bezighoudt met de processen die het basisfunctioneren van levende wezens aansturen, vormt het fundament waarop toegepast onderzoek is gebaseerd, " zegt Rodríguez-Concepción. In die zin, het resultaat van hun onderzoek met planten zou kunnen worden overgebracht naar nieuwe universele methoden om de verkeerde vouwing van eiwitten te corrigeren en zo de zoektocht naar oplossingen voor degeneratieve ziekten te beïnvloeden die, tot op de dag van vandaag, ongeneeslijk blijven.