Помимо уже известных клеточных органелл, исследователям удалось идентифицировать еще одну структуру. Это гранулы BAG2, не имеющие мембран и формирующиеся в цитоплазме под воздействием специфического стресса. Предполагается, что BAG2 может послужить основой для разработки новых методов лечения нейродегенеративных заболеваний.
Помимо известных с давних времен структур, таких как ядра, митохондрии и ретикулумы, в клетке присутствует множество других органелл. Обычно они меньше по размеру и выполняют узкоспециализированные функции. В свежей статье в журнале Nature Communications ученые из США и Бразилии описали BAG2 (Bcl2-associated athanogene 2) — новый тип органелл, не имеющих мембраны, но хорошо отделенных от цитоплазмы включений.
В этом отношении BAG2 напоминает так называемые стресс-гранулы и тельца процессинга (P-тельца), но в новых органеллах отсутствуют как РНК, так и специализированный белок, отвечающий за «метку смерти» — убиквитин. Обычно остаток убиквитина присоединяется к тем белкам, которые клетка впоследствии целенаправленно уничтожает с помощью протеасом — молекулярных машин, предназначенных для выполнения функций по удалению отходов».
«Известно уже достаточно давно, что в клетке перемещаются различные объекты, не имеющие мембраны. Но до последнего времени оставалось неизвестным, как они сохраняют свою структуру, что собой представляют и какую функцию выполняют», — сказал Кеннет С. Косик, работающий в Университете Калифорнии в Санта-Барбаре (США), и его коллеги. Благодаря применению современных технологий молекулярной визуализации, исследователи получили возможность детально изучить эти динамичные органеллы.
В отличие от обычных органелл, имеющих мембранную оболочку, эти немембранные структуры не заключены в липидный бислой, который обычно изолирует содержимое клетки от внешней среды. Вместо этого, такие образования, как BAG2 или P-телец, формируются благодаря разделению двух жидкостей – содержимого и основной клеточной среды – на отдельные фазы, подобно тому, как образуется капля масла на воде.
Новые компоненты клетки, согласно исследованиям ученых, начинают активироваться – то есть переходят в конденсированное состояние – при воздействии стрессовых факторов, включая увеличение осмотического давления.
Стресс-гранулы функционируют схожим образом: при активации они приостанавливают синтез белка и содержат в себе РНК. Однако BAG2 отвечает за белки, которые уже были синтезированы. Это связано с тем, что в неблагоприятных условиях они могут приобретать неправильную трехмерную структуру и приводить к повреждению клеток. Подобный процесс наблюдается и при нейродегенеративных заболеваниях. BAG2 не только устраняет нежелательные белки, но и поддерживает шаперонов — других молекул, содействующим поддержанию правильной структуры белков. Несмотря на отсутствие убиквитина, BAG2 продолжает обеспечивать избирательное разрушение белков в протеасомах. Вероятно, для этого органелла использует альтернативный механизм, в котором задействован один из белков теплового шока (HSP 70).
Особое значение имеет то, что тау-белок стал одной из целей BAG2 ( MAPT), которое также легко принимает патологическую форму и объединяется с аналогичными белками. Тау-белок рассматривается как один из ключевых факторов, вызывающих болезнь Альцгеймера – более того, вероятно, именно он является инициатором всего патогенетического процесса. В таком случае тау-белок утрачивает свою функцию – поддержание микротрубочек (важного элемента клеточного каркаса) в связанном состоянии, отделяется от них и формирует аномальные скопления внутри нейронов. Микротрубочки, в свою очередь, начинают деградировать, а нейроны — гибнуть.
Ученые полагают, что недавно открытая органелла представляет собой многообещающую цель для адресной терапии. Манипулируя состоянием BAG2, в частности, контролируя ее переход в конденсированное состояние, исследователи стремятся создать новые подходы к лечению заболеваний, обусловленных дефектами трехмерной структуры белков: болезней Альцгеймера, Паркинсона и других нейродегенераций.