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Les scientifiques découvrent comment les protéines misfolded peuvent endommager les centrales électriques de la production d'énergie des cellules

Fonctionnant avec de la levure et des cellules humaines, les chercheurs chez Johns Hopkins disent qu'ils ont découvert une route inattendue pour que les cellules éliminent les blocs de protéine qui peuvent parfois être l'équivalent moléculaire de projeter trop ou les déchets incorrects dans l'enlèvement des ordures. Leur conclusion, ils disent, pourraient aider à expliquer une partie de ce qui entre de travers dans l'étape progressive de telles maladies neurodegenerative comme Parkinson et Alzheimer.

Protéines dans la cellule qui sont endommagées ou plié inexactement tendez à former les blocs ou les ensembles, qui ont été pensés pour dissoudre graduellement dans grâce du cytoplasme ou du noyau des cellules à un appelé complexe d'enzymes le protéasome, ou dans une organelle digestive appelée le lysosome.

Mais dans les expériences sur la levure, qui a beaucoup de structures assimilées à ceux en cellules humaines, les scientifiques de Johns Hopkins ont inopinément constaté que plusieurs de ces blocs de protéine décomposent dans les centrales électriques de la production d'énergie des cellules, les mitochondries appelées. Ils ont également constaté que trop de protéines misfolded peuvent encrasser et endommager cette structure indispensable.

Les découvertes de l'équipe, décrites le 1er mars en nature, pourraient aider à expliquer pourquoi le groupement de protéine et la détérioration mitochondriale sont les deux cachets des maladies neurodegenerative.

Rong Li, Ph.D., professeur de biologie cellulaire, de génie biomédical et d'oncologie à l'École de Médecine d'Université John Hopkins et à un membre du centre de lutte contre le cancer de Johns Hopkins Kimmel, qui a abouti l'étude, compare le système de disposition à l'effet entre les déchets d'une famille et un enlèvement des ordures dans le bassin de cuisine. La disposition est pratique et les aides maintiennent la maison exempte des rebuts de nourriture, mais le danger est celui avec excessifs déchets, particulièrement déchets de dur-à-morcellement, le système pourrait obtenir encrassé ou décomposer.

Dans une étude précédente, Li et son équipe ont trouvé les ensembles de protéine, qui forment abondamment dans des conditions stressantes, telles que la forte chaleur, coincée à la surface extérieure des mitochondries. Dans cette étude, ils ont trouvé que les ensembles grippent aux protéines qui forment l'utilisation de mitochondries de pores normalement d'importer des protéines requises pour établir cette organelle. Si ces pores sont endommagés par des mutations, alors des ensembles ne peuvent pas être dissous, les chercheurs enregistrent. Ces observations ont abouti l'équipe à présumer que des protéines misfolded dans les ensembles sont tirées dans des mitochondries pour la disposition, tout comme des rebuts de nourriture abandonnés dans l'enlèvement des ordures. Le test de cette hypothèse était délicat, Li dit, parce que la plupart des protéines misfolded commencées dans le cytoplasme, et les la plupart de ceux qui entrent dans des mitochondries rapidement obtiennent la prise de masse.

Par conséquent, Li et son équipe ont employé une technique dans laquelle une protéine fluorescente a été coupée en deux parts. Puis, ils ont mis une part à l'intérieur des mitochondries et ont joint l'autre partie avec une protéine misfolded et de groupement dans le cytoplasme. Si la protéine misfolded entrait dans les mitochondries, les deux parties de la protéine fluorescente pourraient venir ensemble et allumer les mitochondries. C'était en effet ce qui s'est produit.

« Avec toute expérience, » Li dit, « vous avez une hypothèse, mais dans votre tête, vous pouvez être sceptique, ainsi voir les mitochondries lumineuses était un moment d'éclaircissement. »

Pour voir ce qui pourraient se produire dans un système malade, l'équipe puis mis dans des cellules de levure qu'une protéine a impliqué dans la maladie neurodegenerative connue sous le nom de sclérose latérale amyotrophique (ALS), ou Lou Gehrig's Disease. Après un traitement thermique qui a fait misfold la protéine d'ALS, elle blessent également dans les mitochondries. Les chercheurs ont alors fait une expérience dans laquelle beaucoup de protéines dans le cytoplasme ont été effectuées pour misfold et constater que quand trop de ces protéines est entrée dans des mitochondries, elles ont commencé à décomposer.

L'équipe a voulu s'assurer que le phénomène qu'elle avait observé dans les cellules de levure pourrait également se produire en cellules humaines, ainsi les scientifiques avaient l'habitude la même méthode fractionnement-fluorescente de protéine pour observer les protéines misfolded pour entrer dans les mitochondries des cellules épithéliales pigmentées rétiniennes humaines laboratoire-élevées. Comme observé dans la levure, les protéines misfolded, mais pas ceux qui ont été correctement pliées, entrées et allumées mitochondries.

Les systèmes biologiques sont en général tout à fait robustes, mais il y a également quelques talons d'Achille qui peuvent être la maladie sujette, Li dit, et compter sur le système mitochondrial pour aider avec la liquidation peut être un tel exemple. Tandis que les jeunes et saines mitochondries peuvent être entièrement jusqu'à la tâche, les mitochondries âgées ou ceux accablées par excessive liquidation en cellules préoccupées peuvent subir les dégâts, qui pourraient alors nuire plusieurs de leurs autres fonctionnements indispensables.