Étude : les cellules envoient des équipes de maintenance pour réparer les usines de protéines endommagées

JUPITER, Floride - Dans une découverte fondamentale pour le fonctionnement interne des cellules, les scientifiques ont découvert que si le stress oxydatif endommage les usines de protéines appelées ribosomes, les équipes de réparation peuvent intervenir pour aider à réparer les dommages afin que le travail puisse reprendre rapidement.

La découverte, rapportée vendredi dans la revue Molecular Cell, pourrait avoir des implications pour le cancer, le processus de vieillissement, la croissance et le développement, a déclaré l'auteur principal de l'étude, la biologiste moléculaire Katrin Karbstein, Ph.D., professeur à l'Institut Herbert Wertheim UF Scripps pour l'innovation et la technologie biomédicales.

"Littéralement, plus de la moitié de la masse de toutes les cellules sont des ribosomes", a déclaré Karbstein. "Si vous n'avez pas assez de ribosomes, ou s'ils fonctionnent mal, les protéines ne sont pas fabriquées correctement, et cela peut conduire à toutes ces maladies. Nous savons que des défauts dans la machinerie des ribosomes se retrouvent dans toutes les cellules cancéreuses, par exemple."

Chez l'homme, une cellule individuelle peut avoir 10 millions de ribosomes tourbillonnant, assemblant les protéines énoncées dans les gènes, un acide aminé à la fois. Bien que de nombreuses choses puissent les endommager – infections, lumière ultraviolette, rayonnement ou stress oxydatif – les cellules ont une capacité remarquable à se protéger. Souvent, les articles endommagés sont étiquetés pour être détruits, découpés et recyclés. Cependant, comme les ribosomes sont si importants à avoir en grand nombre, la destruction de chaque ribosome endommagé est problématique.

Dans une étude sur les cellules de levure, Karbstein et ses collègues ont découvert que les ribosomes avaient une réponse alternative aux dommages causés par le stress oxydatif. Le stress oxydatif se produit dans les cellules lorsque les molécules d'oxygène hautement réactives produites par le processus du métabolisme énergétique doivent trouver des endroits stables pour atterrir. Souvent, ces endroits stables résident dans les protéines. L'introduction de l'excès d'oxygène peut modifier et endommager les protéines.

Les scientifiques ont découvert que les ribosomes corrigent ces dommages indésirables avec des molécules auxiliaires, qui agissent comme des chaperons, escortant le segment endommagé loin de la cellule. Les dégâts sont rapidement réparés et le ribosome est de retour en action. La cellule évite ainsi le processus plus intensif de devoir décomposer et recréer des ribosomes entièrement nouveaux, et risque de perdre soudainement son pool de ribosomes.

"Généralement, lorsque les protéines sont cassées, la cellule les dégrade simplement. Le ribosome est un très grand complexe d'ARN et de protéines, alors peut-être que si une section est cassée, vous ne voulez pas tout jeter", a déclaré Karbstein. "C'est comme changer un pneu crevé, plutôt que d'acheter une nouvelle voiture."

Les autres auteurs de l'étude incluent le premier auteur Yoon-Mo (Jason) Yang, Ph.D.; Kate Carroll, Ph.D. ; et Youngeun Jung, Ph.D., également du Wertheim UF Scripps Institute, ainsi que Daniel Abegg, Ph.D., et Alexander Adibekian, Ph.D., maintenant de l'Université de Chicago.

Ce travail a été soutenu par les National Institutes of Health Grant R01GM145886 (AA), F32-GM139302 (YY), R35-GM136323 (KK), R01GM102187 (KSC) et HHMI Faculty Scholar Grant 55108536 (KK).

Stacey S. DeLoye est directrice des communications pour UF Scripps Biomedical Research à Jupiter, en Floride. Elle a rejoint l'équipe UF Health en avril 2022, lorsque l'ancien Scripps ... Lire la suite