Cum celulele coordonează producția de proteine prin interacțiunile ER-lyzosome
Un studiu recent realizat de cercetătorii de la Janelia, parte a Howard Hughes Medical Institute, a revelat o metodă inovativă prin care cele două structuri ce compun celulele – reticulul endoplasmatic (ER) și lizozomii – coordonează producția proteinelor. Aceasta cercetare, publicată în revista Nature, subliniază importanța interacțiunilor dintre organite în reglementarea proceselor celulare.
În interiorul fiecărei celule eucariote se află o rețea vastă și dinamică, cunoscută sub numele de ER. Această structură complicată, care se întinde prin citoplasmă, nu este doar un suport pasiv, ci un centru de activitate biosintetică. Suprafața ER-ului pulsează cu ribozomi – structuri moleculare care traduc mARN-urile ce codifică proteinele secretorii și membranare, reprezentând împreună aproape o treime din proteomele umane.
Spre deosebire de mARN-urile din citoplasma celulară, aceste mARN-uri secretorii trebuie să coordoneze traducerea, translocarea și plierea în timp real. Dacă procesul de elongare se oprește sau apar erori de pliere, celula reacționează rapid, activând căile de stres care modifică traducerea. Această complexitate a dus la întrebarea dacă ER-ul ar putea fi arhitectural adaptat pentru a permite o astfel de precizie.
Cercetătorii, conduși de Heejun Choi din laboratorul Lippincott-Schwartz, au folosit imagistica cu moleculă unică pentru a urmări mARN-urile secretorii în celule vii, descoperind că procesul de traducere nu este întâmplător. În schimb, acesta se desfășoară în subdomenii specifice ale ER-ului, marcate de proteina Lunapark, care stabilizează joncțiunile ER-ului unde tubulii se întâlnesc, și în teritoriile adiacente lizozomilor – organite celulare ce stochează și eliberează aminoacizi, constituenții proteinelor.
Studiul a relevat faptul că, atunci când Lunapark a fost degradat, aceste puncte fierbinți de traducere au dispărut, ribozomii s-au dispersat, iar sinteza proteinelor a scăzut. Cu toate acestea, au descoperit că activitatea de traducere putea fi restabilită prin aplicarea ISRIB, un inhibitor al blocării traducerii induse de stres prin intermediul căii eIF2, sugerând că influența lui Lunapark operează printr-un mecanism sensibil la stres.
Mai surprinzător a fost contribuția lizozomilor; în timpul perioadelor de foamete de aminoacizi, activitatea de traducere din apropierea lizozomilor s-a intensificat, ca și cum semnalele lizozomale ar amplifica local sinteza proteică. Neutralizarea acidității lizozomale a anulat această amplificare, relevând astfel influența de reglementare pe care o are organita asupra traducerii din apropierea ER-ului.
Aceste observații subliniază o nouă și fin reglată colaborare între ER și lizozomi, legând percepția nutrienților și semnalizarea stresului direct de locațiile procesului de biogeneza proteinelor. În această viziune, structura ER-ului influențată de Lunapark și semnalizarea metabolică a lizozomilor se îmbină armonios pentru a coregra momentul și locul în care se produc proteinele secretorii și membranare.
