Hoe beschermt het lichaam zichzelf tegen schadelijke eiwitten?

Defecte eiwitten worden door het lichaam herkend en geëlimineerd
Tegen veel opdoemende schade heeft ons lichaam beschermende mechanismen ontwikkeld op basis van natuurlijke processen die meestal relatief efficiënt werken. Deze omvatten bijvoorbeeld de verwijdering van defecte, in het ergste geval toxische eiwitten. Wetenschappers aan de Charité - Universitätsmedizin Berlijn hebben nu ontcijferd hoe de verwijdering van defecte eiwitten, die essentieel is voor het overleven van een cel, fundamenteel is. Dit zou ook nieuwe therapeutische opties kunnen openen, bijvoorbeeld op het gebied van neurodegeneratieve ziekten, rapporteren de onderzoekers.

De Charité-wetenschappers hebben zelf ontdekt hoe twee speciale hulpeiwitten het mogelijk maken om defecte eiwitten te elimineren. Zij rapporteren in het tijdschrift "Nature Communications", als het gebrekkige boodschapper-ribonucleïnezuur, dat dient als een "blauwdruk" van de biosynthese van eiwitten, wordt herkend en de degradatie daarvan wordt geïnitieerd. De twee "reddingsproteïnen" elimineren vrijwel potentieel schadelijke verbindingen, die ook nieuwe mogelijkheden zouden kunnen bieden voor de behandeling van bepaalde ziekten, rapporteren de onderzoekers.

De ribosomen lezen de informatie van het mRNA en vormen overeenkomstige eiwitten. Defect mRNA moet daarom worden geëlimineerd, zodat er geen schadelijke eiwitten ontstaan. (Afbeelding: designua / fotolia.com)

Eiwitbiosynthese nauwkeurig geanalyseerd
Het onderzoeksteam rond Dr. Volgens Tarek Hilal van het Institute of Medical Physics and Biophysics of the Charité wordt genetische informatie die tijdens de biosynthese van eiwitten in de genen wordt opgeslagen, uitgelezen door het zogenaamde ribosoom en omgezet in eiwitten (eiwitten). Hiertoe wordt de opgeslagen informatie in de chromosomen eerst vertaald in een mobiele vorm, het zogenaamde messenger ribonucleïnezuur (mRNA), dat vervolgens kan worden afgelezen het ribosoom en dient als een nauwkeurige blauwdruk voor de productie van de eiwitten. Een defecte mRNA heeft de produktie ondeugdelijk, potentieel schadelijke eiwitten leiden, dat is waarom ze efficiënt moeten worden opgespoord en verwijderd, de onderzoekers benadrukken.

Defectief mRNA blokkeert de ribosomen
In de huidige studie, de onderzoekers onderzocht op basis van de "mRNA zonder stopsignaal", welke mechanismen hier worden gebruikt in het lichaam om de defecte messenger ribonucleïnezuur te elimineren. Als de "non-stop mRNA" gelezen door het ribosoom, stagneert het hele proces en de ordelijke beëindiging van Proteinbiosythese weg te blijven, verklaren de onderzoekers het effect van de defecte mRNA. Als gevolg hiervan kan het ribosoom geen verdere acties uitvoeren en blijft het geblokkeerd.

Hulpeiwitten lossen blokkades op
Met behulp van de zogenaamde cryo-elektronenmicroscopie, analyseerden de onderzoekers de structuur van geblokkeerde verbindingen van ribosomen en mRNA en ze konden bewijzen, erkennen het bijzondere hulpeiwitten (Dom34 en HBs1) afgesloten dus ribosoom en start de ontbinding van de geblokkeerde complexen en de degradatie van het mRNA, rapporteer de Charité wetenschappers. De twee helperproteïnen zouden alleen geconserveerde gebieden van het ribosoom tikken, die meestal worden ingenomen door mRNA, leggen de experts verder uit. Deze competitieve bindingsmodus zorgt ervoor dat alleen ribosomen worden aangevallen door defecte mRNA's.

Hoop op nieuwe therapeutische opties
Studiedirecteur Tarek Hilal benadrukt dat "onderzoek naar de effecten van defecte mRNA's en de gevolgen van een gebrek aan degradatie steeds belangrijker wordt". Vooral in neurodegeneratieve ziekten zoals amyotrofische laterale sclerose (ALS) zijn foutieve mRNA's te bepalen en een "moleculaire begrip van cellulaire controlemechanismen kunnen derhalve nuttig zijn om aanknopingspunten te vinden voor therapeutische doeleinden," de hoop van experts. (Fp)