Nové poznatky o tom, jak endoplazmatické retikulum a lysozomy koordinují produkci proteinů

Výzkumníci společnosti Janelia odhalili nový způsob, jak dvě struktury uvnitř buněk – endoplazmatické retikulum (ER) a lysozomy – koordinují produkci proteinů, což zdůrazňuje, jak jsou interakce mezi organelami důležité pro regulaci buněčných procesů.

Uvnitř každé eukaryotické buňky leží rozsáhlá a dynamická síť známá jako ER. Toto složité kontinuum tubulů, spojek a cisternálních listů, které se táhne cytoplazmou, není pasivní lešení, ale centrum biosyntetické aktivity. Povrchy ER pulzují s ribozomy-molekulárními strukturami, které překládají mRNA kódující sekreční a membránové proteiny, které dohromady představují téměř jednu třetinu lidského proteomu.

Na rozdíl od mRNA v cytoplazmě buňky musí tyto sekretomové mRNA koordinovat translaci, translokaci a skládání v reálném čase. V okamžiku, kdy prodlužování zakolísá nebo začne chybné skládání, buňka rychle zareaguje a aktivuje stresové dráhy, které přetvářejí translaci.

Tato složitost vedla vědce k otázce, zda by ER mohl být architektonicky vyladěn tak, aby umožňoval takovou přesnost.

Nyní výzkumníci Janelia pod vedením Heejun Choi, výzkumného vědce v laboratoři Lippincott-Schwartz Lab, zaměřili tuto myšlenku.

Sledováním jednotlivých sekretomových mRNA v živých buňkách pomocí zobrazování s jednou molekulou vědci zjistili, že translace není ani zdaleka náhodná. Místo toho k tomu došlo na vybraných subdoménách ER. Ty byly označeny proteinem Lunapark, který stabilizuje ER junkce, kde se setkávají tubuly, a na územích sousedících s lysozomy-buněčné organely, které uchovávají a uvolňují aminokyseliny, které tvoří proteiny.

Nový výzkum zjistil, že když byl Lunapark vyčerpán, tato translační horká místa vybledla, ribozomy se rozptýlily a syntéza proteinů slábla. Překvapivě zjistili, že translace byla obnovena pomocí ISRIB, který inhibuje stresem indukovanou zástavu translace prostřednictvím dráhy eIF2, což naznačuje, že vliv Lunaparku funguje prostřednictvím mechanismu citlivého na stres.

Ještě nečekanější byl příspěvek lysozomů. Během hladovění aminokyselin translační aktivita v blízkosti lysozomů zesílila, jako by lysozomální signály lokálně amplifikovaly syntézu proteinů. Neutralizující lysozomální kyselost tento nárůst zrušila a odhalila, že organela má regulační vliv na blízkou translaci ER.

Společně tato pozorování odhalují nové, jemně vyladěné partnerství mezi ER a lysozomy, které spojuje snímání živin a stresovou signalizaci přímo s místy biogeneze proteinů. Z tohoto pohledu se Lunaparkovo tvarování ER spojení a metabolická signalizace lysozomů prolínají s choreografií, kdy a kde se tvoří sekreční a membránové proteiny.