Naukowcy z UC Merced odkryli, że białko OTUD6 może zmieniać produkcję białka w komórkach, potencjalnie wpływając na długość życia i raka, a przyszłe badania będą miały na celu wykorzystanie tego białka do celów terapeutycznych.
Naukowcy z Uniwersytetu Kalifornijskiego Merced wykorzystali muszki owocowe do odkrycia procesu komórkowego zachodzącego w wielu organizmach, który może znacząco pomóc w zrozumieniu nowotworów i starzenia się.
Profesor Wydziału Biologii Molekularnej i Komórkowej profesor Fred Wolf, ówczesny student Sammy Villa oraz wiceprezes Genentech i starszy pracownik naukowy w dziedzinie chemii fizjologicznej i biologii badawczej Vishva Dixit, odkryli mechanizm, którego komórki używają do dostrajania ilości białka wytwarzanego w procesie tłumaczenie RNA w białko.
„Mechanizm ten może być odpowiedzialny za zmiany w translacji białek pod wpływem stresu, raka i starzenia się” – powiedział Wolf.
Ich praca jest szczegółowo opisana w czasopiśmie Komunikacja przyrodnicza.
Współpraca Wolfa i Dixita sięga czasów, gdy Wolf był studentem i technikiem w laboratorium badawczym Dixita na Uniwersytecie Michigan. Pozostali w kontakcie, gdy Wolf poszedł na studia podyplomowe w Berkeley, a Dixit do Genentech, członka Grupy Roche i pioniera w branży biotechnologicznej.
„Vishva wiedział, że jestem ekspertem w dziedzinie genetyki Drosophila (muszki owocowej), a więc źródła, które nie było dostępne w Genentech” – powiedział Wolf. Zwykle laboratorium Wolfa koncentruje się na zrozumieniu obwodów mózgowych i genów kontrolujących zachowanie zwierząt, zwłaszcza wpływu alkoholu na mózg i reprezentowaną w nim motywację.
Zastosowanie Drosophila w badaniach
On i jego badacze korzystają z Drosophila, popularnego wśród badaczy, ponieważ są niedrogie w użyciu, rozmnażają się szybko i obficie oraz łatwo jest zmienić ich genetykę w celu przetestowania pomysłów. Badania skupione na muszce owocowej doprowadziły do powstania wielu wyrafinowanych narzędzi – powiedział Wolf.
Ale Dixit chciał zrozumieć funkcję białka OTUD6.
„Poprosił nas, abyśmy wykorzystali niesamowitą moc modelu muchy do odkrycia jego funkcji, a my podjęliśmy wyzwanie” – powiedział Wolf. „Vishva przyznała mi fundusze na rozpoczęcie hodowli much z mutacjami w OTUD6 i przetestowanie zmutowanych much pod kątem ewentualnych problemów. Projekt naprawdę nabrał rozpędu, gdy w 2018 r. do mojego laboratorium dołączył pierwszy autor artykułu, Sammy Villa. Sammy podjął się tego projektu, a jego umiejętności z zakresu biologii molekularnej i biochemii odegrały kluczową rolę w powodzeniu projektu”.
Początkowo badacze nie mieli pojęcia, czego szukają. Kiedy po raz pierwszy stworzyli muchy z mutacją OTUD6, spodziewali się zobaczyć coś oczywistego, na przykład kształt lub liczbę skrzydeł lub nieprawidłowości w zakresie reprodukcji. Zamiast tego muchy wyglądały normalnie.
„Poddaliśmy muchy stresowi na tyle sposobów, ile tylko mogliśmy sobie wyobrazić, i odkryliśmy, że są one podatne na stres chemiczny, na przykład stres oksydacyjny” – powiedział Wolf. „To pozwoliło nam sprawdzić, w jaki sposób OTUD6 przyczynił się do odporności na stres”.
Implikacje dla długości życia i badań nad rakiem
Naukowcy poszukali wszystkich białek wchodzących w interakcję z OTUD6, aby odkryć, jakie jest jego działanie, i odkryli, że zmniejsza on o połowę produkcję białek w rybosomach. Modyfikacja pozwala komórkom wytwarzać więcej białka.
„Byliśmy dość zaskoczeni ogromnym wpływem OTUD6 na ilość białka wytwarzanego w komórkach: zmutowanie much pod kątem OTUD6 zmniejszyło produkcję białka o połowę. To duża różnica” – powiedział Wolf. „Wiadomo, że ilość białka wytwarzanego w komórkach wpływa na długość życia zwierząt, przy czym mniejsza ilość białka koreluje z dłuższą żywotnością. Nasze mutanty OTUD6 żyły dwa razy dłużej. Uważamy, że dzieje się tak dlatego, że wytwarzana jest mniejsza ilość białka”.
Ilość wytwarzanego białka może również mieć ogromny wpływ na niektóre rodzaje nowotworów.
Zwiększone poziomy niektórych typów OTUD6 u ludzi występują w wielu nowotworach, a w wielu nowotworach występuje zwiększona produkcja białka. Naukowcy podkreślili, że nie mają bezpośrednich dowodów na związek, ale zwiększony OTUD6 może przyczyniać się do wzrostu i proliferacji komórek nowotworowych.
Komórki mogą zmieniać ilość OTUD6, aby zmienić ilość wytwarzanego białka.
„Od lat wiadomo, że istnieją dwa inne sposoby aktywnego dostrajania przez komórki ilości wytwarzanego białka i uważamy, że odkryliśmy trzeci sposób” – powiedział Wolf.
Zespół jest zainteresowany odkryciem, w jaki sposób komórka zmienia ilość OTUD6 obecnego w komórkach, co może pomóc zrozumieć, w jaki sposób inicjowany jest ten nowy szlak i może prowadzić do nowych sposobów manipulowania produkcją białek, aby pozytywnie wpłynąć na długość życia, a być może nawet na przebieg raka.
Odniesienie: „Deubikwitynacja RPS7/eS7 OTUD6 na wolnym rybosomie 40 S reguluje globalną translację białek i stres” autor: Sammy Villa, Pankaj Dwivedi, Aaron Stahl, Trent Hinkle, Christopher M. Rose, Donald S. Kirkpatrick, Seth M. Tomchik, Vishva M. Dixit i Fred W. Wolf, 11 sierpnia 2024 r., Komunikacja przyrodnicza.
DOI: 10.1038/s41467-024-51284-y
