In nieuw onderzoek dat onlangs is gepubliceerd in het tijdschrift Cell Reports , een team van wetenschappers van de Universiteit van Massachusetts Amherst in de mysteries van hoe cellen stress doorstaan. Met behulp van bacteriële cellen ontdekten de onderzoekers dat een schadehersteld enzym, ClpX genaamd, niet alleen kan muteren om meerdere cellulaire problemen op te lossen, maar ook kan reageren op veranderende niveaus van cellulaire energie om een ​​cel gezond te houden.

"Waar we echt in geïnteresseerd zijn", zegt Peter Chien, hoogleraar biochemie en moleculaire biologie aan UMass Amherst en senior auteur van het artikel, "is hoe cellen reageren op stress. We bestuderen een klasse enzymen, proteasen genaamd, die zich richten op en vernietigen schadelijke eiwitten in een cel. Deze proteasen kunnen selectief specifieke, individuele eiwitten enkelvoudige eiwitten herkennen. Maar hoe doen ze dit? Hoe kunnen ze kiezen tussen gezonde en schadelijke eiwitten?"

Om deze vraag te beantwoorden, concentreerden Chien en zijn co-auteurs zich op twee specifieke proteasen, bekend als Lon en ClpX, die elk voortreffelijk zijn afgestemd om een ​​ander schadelijk eiwit te herkennen. Lange tijd werd gedacht dat Lon en ClpX als sleutels functioneerden:elk kon slechts een specifiek slot openen en geen ander, en als een cel geen van beide had, zouden er ernstige bijwerkingen optreden.

"Als je ooit een extreem rommelige kamergenoot op de universiteit hebt gehad", zegt Chien, "weet je hoe belangrijk het is om de prullenbak regelmatig te legen. Het missen van de Lon-protease is alsof je een kamergenoot hebt die zich nooit wast, verandert of schoonmaakt."

Maar na een reeks experimenten waarbij Lon uit kolonies van bacteriecellen werd verwijderd, begon het team van Chien iets vreemds op te merken:sommige kolonies overleefden.

Deze observatie leidde tot hun eerste ontdekking:ClpX kan muteren om een ​​Lon-achtige functie uit te voeren, hoewel het enkele van zijn ClpX-mogelijkheden verliest. Het is alsof je, om je slaapzaal schoon te houden, de sokken van je kamergenoot begon te wassen, maar daarvoor wat van je eigen schone was moest opofferen.

Door precies te achterhalen hoe de ClpX-mutatie de protease in staat stelde zijn functie uit te breiden, deed het team zijn tweede ontdekking:wilde, niet-mutante ClpX kan ook enkele van Lons taken uitvoeren, onder de juiste omstandigheden.

Het blijkt dat ClpX zeer gevoelig is voor ATP, een organische verbinding die de energiebron is voor alle levende cellen. Bij normale ATP-niveaus concentreert ClpX zich op zijn eigen taken, maar bij een bepaalde, lagere drempel begint het plotseling op te ruimen na Lon.

"Dit is een echte doorbraak in het basisbegrip van hoe cellen werken", zegt Chien. "Het verandert de regels:cellulaire energie bepaalt niet alleen hoe snel een cel werkt, maar ook hoe het werkt." + Verder verkennen

ClpX-ClpP eiwitcomplex kan startpunt zijn voor nieuwe antibiotica