_ Noul studiu dezvăluie roluri unice ale complexe de proteine ​​de drojdie în durata de viață celulară

Profesorul asistent Takahiro Kosugi de la Institutul de Științe Moleculare, profesorul asistent Yoshiaki Kamada de la Institutul Național de Biologie de bază și colegii săi au dezvoltat o abordare avansată de biologie celulară moleculară prin integrarea reproiectării computaționale de complexe de proteine ​​bazate pe structura tridimensională prezisă în genetica drojdiei.

Ei au dezvăluit că două tipuri de complexe de proteine ​​din drojdie, despre care se credea că au aceeași funcție, joacă roluri distincte în răspunsul la mediu celular și durată de viaţă. Mai mult, au arătat că două complexe funcționează diferit ca răspuns la stres și au descoperit căi potențiale pentru tratarea bolilor legate de vârstă. Cercetarea este publicată în Journal of Cell Science.

Proteinele, care servesc drept cai de bătaie celulari, formează adesea structuri complexe pentru a executa funcții esențiale. Un astfel de complex de proteine ​​vitale este TORC1, care joacă un rol esențial în orchestrarea răspunsurilor celulare la stimulii de mediu, cum ar fi disponibilitatea nutrienților. Acest complex nu este legat doar de diferite boli, ci joacă și un rol semnificativ în reglarea duratei de viață într-o gamă largă de organisme, inclusiv oameni.

Spre deosebire de multe organisme, una dintre speciile de drojdie, Saccharomyces cerevisiae, posedă două diferite tipuri de complexe TORC1, fiecare încorporând fie proteine ​​Tor1, fie Tor2. Această cercetare contestă ipoteza anterioară conform căreia aceste complexe sunt redundante din punct de vedere funcțional, existe doar ca copii de rezervă unul pentru celălalt. Echipa de cercetare arată rolurile distincte și neredundante ale celor două complexe.

Echipa de cercetare s-a angajat într-o misiune de a descoperi diferențele dintre cele două tipuri de complexe TORC1 de drojdie. Prin proiectarea unei versiuni mutante a proteinei Tor2, au împiedicat-o în mod eficient să formeze complexul TORC1, permițându-i în același timp să mențină capacitatea de a forma TORC2.

Această modificare strategică a permis cercetătorilor să analizeze funcțiile distincte ale celor două. Complecșii TORC1, concentrându-se în special pe cel care conține Tor2.

Studiul a arătat că celulele de drojdie fără TORC1 care conține Tor2 au răspuns diferit la diferite stresuri de mediu în comparație cu celulele de tip sălbatic sau celulele lipsite de TORC1 care conține Tor1. De exemplu, celulele fără Tor2-TORC1 au prezentat o sensibilitate mai mare la inhibitorii TORC1, inclusiv rapamicina și cofeina.

În plus, echipa de cercetare a examinat efectele modificării TORC1 asupra duratei de viață a drojdiei. Descoperirile au fost convingătoare: absența TORC1 care conține Tor2 a dus la caracteristici unice de viață, distincte de cele observate în celulele fără TORC1 care conține Tor1.

Aceste rezultate oferă noi perspective asupra evoluției moleculare a complexelor Tor. , căile de semnalizare celulară și reglarea duratei de viață. Studiul nu numai că aruncă lumină asupra funcțiilor specifice ale TORC1 care conțin Tor1 și Tor2 în drojdie, dar deschide și căi de explorare ulterioară în contextul biologiei și bolilor umane.

Abordarea lor avansată de utilizare a trei- ingineria bazată pe structura dimensională a complexelor de proteine ​​țintă pentru a aborda o problemă biologică este un punct demn de remarcat. Structurile tridimensionale ale proteinelor țintă au fost generate computațional și apoi mutanții au fost selectați pe baza unui raționament robust înrădăcinat în aceste structuri model.

În consecință, printre un număr mic de candidați, un mutant a fost așa cum a fost proiectat. De asemenea, structurile sunt modele de structuri complexe prezise computațional și nu pe structurile experimentale. Această abordare are potențialul de a fi o metodă generală, deoarece poate fi aplicată la o gamă extinsă de modele de structură a proteinelor prezise de înaltă calitate, puse la dispoziție prin metode de predicție a structurii de înaltă precizie dezvoltate recent, folosind învățarea profundă. Este posibil să se concepe proteinele native pe baza structurii lor prezise și să se descopere funcțiile lor biologice, așa cum a făcut acest studiu.

Descoperirile acestui studiu au implicații profunde pentru progresul înțelegerii noastre despre îmbătrânirea celulară și tratamentul bolilor. . Prin distingerea funcțiilor neredundante ale variantelor complexe TORC1 din drojdie, echipa de cercetare a pus bazele viitoarelor intervenții medicale care ar putea viza mai precis aceste căi. Acest lucru ar putea revoluționa strategiile terapeutice pentru o varietate de boli și afecțiuni legate de vârstă legate de răspunsul la nutrienții celulari.

În plus, având în vedere conservarea căii TOR prin evoluție, aceste modele de drojdie ar putea prefigura descoperiri similare în sănătatea umană. , oferind potențial noi căi pentru tratarea bolilor complexe, cum ar fi cancerul, diabetul și tulburările neurodegenerative.

Acest studiu nu numai că oferă o perspectivă asupra rolurilor specifice ale TORC1 în drojdie, dar subliniază și potențialul pentru structura proteinelor prezisă - bazată pe inginerie genetică pentru a dezvălui funcționarea complicată a vieții celulare, potențial îmbunătățind sănătatea umană și longevitatea.

(Fluierul)