Výzkum odhaluje kritickou roli ASPL v životním cyklu stresové granule

Stresové granule jsou kapičkové proteinové náboje, které dočasně chrání křehkou RNA před buněčnými napětími, jako jsou toxiny. VCP je protein nezbytný pro rozbití stresových granulí a byl spojen s neurodegenerativními chorobami. VCP však má proteinového partnera ASPL, jehož role byla dosud nejasná. Vědci ve výzkumné nemocnici St. Jude Children’s Hospital zjistili, že ASPL reguluje demontáž stresových granule usnadněním fosforylace VCP. Zjistili také, že ASPL usnadňuje sestavení stresové granule nezávislé na VCP stabilizací interakcí mezi proteiny granule jádra. Zjištění, která byla dnes zveřejněna v Pokroky vědyPoskytněte klíčový vhled do spojení mezi stresovými granulemi a neurodegenerativním onemocněním.

Stresové granule jsou pečlivě regulovány a vytvářejí pouze během stresu, jako je teplo nebo infekce, a po vyřešení stresu demontáže. Mutace v proteinech, jako je VCP, mohou tento cyklus vykolejit, což vede k abnormální akumulaci proteinů, což způsobuje stav zvaný multisystémová proteinopatie.

„Mutace VCP se nacházejí u pacientů s proteinopatií multisystému, která zahrnuje amyotrofní laterální sklerózu, frontotemporální demenci a Pagetovu chorobu kosti,“ uvedla odpovídající autorka Mondira Kundu, PhD, St. Jude Department of Cell & Molecular Biology. „Zatímco VCP má více funkcí, jeho schopnost rozebírat sestavy RNA-proteinu, jako jsou stresové granule, je narušena mutacemi způsobujícími onemocnění.“

ASPL, VCP a ULK spolupracují na rozpadu stresových granulí

Poté, co zjistili, že VCP a ASPL interagují s ULK, další protein zapojený do regulace demontáže stresových granule se Kundu a její tým rozhodli kopat do vztahu. „ULK reguluje dynamiku stresových granule, takže jsme se zajímali, zda byla ASPL také zapojena prostřednictvím jeho interakce s ULK nebo VCP,“ řekl Kundu.

Tým zjistil, že ASPL byla vyžadována, aby ULK plnila svou funkci, což je fosforylace VCP (přidání skupiny fosfátu). Fosforylace spustí VCP k odstranění proteinu granule na stresové granule Keystone napětí G3BP ze stresových granulí, což způsobuje, že se rozpadnou. Bez fosforylace VCP přetrvávají stresové granule.

Tato zjištění jsou v souladu s tím, co se vyskytuje během multisystémové proteinopatie.

Některé mutanty VCP způsobující onemocnění také neinteragují s ASPL a ULK a mají také defekty demontáže granule na stresové granule. Obnovení fosforylace VCP obnovuje demontáž, což naznačuje, že tyto mutanty snižují vazbu VCP na ASPL a následnou fosforylaci ULK. “

Mondira Kundu, Katedra buněk a molekulární biologie, dětská výzkumná nemocnice St. Jude

ASPL jde sólo, aby pomohl sestavit stresové granule

V překvapivém obratu vědci také poznamenali, že ASPL nadměrně exprese zvýšila tvorbu granule stresu. Odstranění ASPL vyústilo v menší a pomalejší stresové granule. To naznačuje, že ASPL hraje roli v sestavení stresových granule. Tato funkce ASPL však nezahrnovala VCP, takže se vědci rozhodli, jak by se ASPL mohl samostatně podpořit tvorbu stresových granulí, nezávislých na VCP.

„Vytvořili jsme buněčné linie, které exprimují verzi ASPL, které se nemohou vázat na VCP, a zjistili jsme, že tyto buňky neměly problémy s sestavením granule, ale odvedli špatnou práci s demontáží,“ řekl Kundu. „To nám ukázalo, že ASPL propagovala sestavu stresových granule a ASPLova interakce s VCP je důležitá pro účinnou demontáž.“

Vědci zjistili, že tento mechanismus byl vázán na G3BP. „Odstranění ASPL snížilo interakce mezi složkami stresových granule a snížilo pravděpodobnost vytvoření stresových granulí,“ vysvětlil Kundu. „Experimenty s obnovením fluorescence naznačují, že ASPL mění interakce G3BP s jinými proteiny, takže síť je méně stabilní bez ASPL.“

Tato zjištění přidávají nuanci vědcům porozumění regulaci stresové granule, rozšiřují se kontroly a vyvážení, které řídí proces, a zdůrazňují potenciální cesty k nemoci. „Klíčovou otázkou je, zda narušení interakce ASPL-VCP, konkrétně prostřednictvím ASPL, může napodobit proteinopatii multisystému,“ řekl Kundu. „To je v současné době největší chybějící odkaz a ten, který zkoumáme.“