Una cellula felice è una cellula equilibrata, ma per ogni proteina stupendamente contorta che crea, deve strappare i vecchi a pezzi. Ciò significa districare una massa contorta simile a un pretzel per il riciclaggio. Cdc48 svolge un ruolo fondamentale nel dipanare le proteine esaurite.
I ricercatori hanno capito come le cellule formano le proteine
“Cdc48 è il coltellino svizzero della cellula e può interagire con così tanti substrati diversi”, ha detto Peter Shen, Ph.D., assistente professore in Biochimica presso University of Utah Health e autore senior del giornale. “Fino ad ora non avevamo una comprensione esatta di come funziona.”
Quando ha guidato un team multi-istituzionale di ricercatori per identificare le strutture chiave di Cdc48 per visualizzare le sue ondulazioni mentre si dispiega le proteine. I risultati sono disponibili online nel numero del 27 giugno di Science.
“Ci siamo prefissati di farlo perché ci interessa come funzionano le macchine molecolari”, Abbiamo deciso di affinare su Cdc48 a causa della rilevanza clinica.”
Per anni, i ricercatori hanno saputo che una mutazione a punto singolo in Cdc48 può decadere in serie malattie gravi, tra cui la sclerosi laterale amiotrofica (SLA) e la malattia di Charcot-Marie-Tooth di tipo 2Y.
“Human Cdc48 è collegato a più malattie ed è l’obiettivo degli sforzi per sviluppare terapie per il trattamento dei tumori“, ha detto Christopher Hill, DPhil., Illustre professore di Biochimica presso U of U Health e autore corrispondente dello studio. “La struttura che abbiamo determinato può essere utilizzata per far avanzare gli sforzi per sviluppare inibitori e terapie più efficaci.”
Nello studio, il team di ricerca ha purificato Cdc48 direttamente dalle cellule di lievito (Saccharomyces cerevisiae) e ha scattato istantanee delle particelle purificate in diverse configurazioni dopo che è stato congelato in modo lampo utilizzando microscopia elettronica a criogenica (crio-EM).
“Le cellule stanno già facendo il duro lavoro per noi rendendo questi complessi”, ha detto Shen. “Poiché questo metodo è così veloce, abbiamo catturato Cdc48 nell’atto di dispiegare un substrato proteico.”
Utilizzando questo approccio, il team di ricerca ha dimostrato come Cdc48 dispiega la proteina avvitandola attraverso un poro centrale del complesso, utilizzando un movimento simile a un trasportatore a mano in mano. Il groviglio riciclato che stavano immaginando era un mistero fino a quando i collaboratori della Brigham Young University hanno applicato la proteomica della spettrometria di massa allo stesso complesso raccolto per smascherare il complesso anonimo di proteina fosfatasi 1 inattiva.
Il gruppo di ricerca non è stato in grado di visualizzare l’intero complesso perché Cdc48 interagisce con più partner di legame quasi simultaneamente. Questo efficiente multitasking offusca la ricostruzione; tuttavia, Shen vuole continuare a esplorare come Cdc48 riesce a legarsi con così tanti partner all’incirca nello stesso periodo.