Nebenbeschäftigung mit dem Proteasom: Entdeckung einer neuartigen Rolle in zerebralen Synapsen

Zusammenfassung: Die Forscher entdeckten eine bisher unbekannte Rolle des 19S-regulatorischen Autosoms, das Teil der zellulären Proteasom-Maschinerie ist, an Synapsen im Gehirn. Es wurde festgestellt, dass diese Lysosomen synaptische Proteine ​​unabhängig voneinander regulieren, ohne dass ihr üblicher Partner, das katalytische 20S-Lysosom, vorhanden ist.

Diese unabhängige Funktion von 19S wird als „Mondschein“ bezeichnet und kann dazu beitragen, dass sich Synapsen an unterschiedliche Bedingungen anpassen.

Die Ergebnisse könnten neue Erkenntnisse zur Behandlung und Diagnose neurologischer Erkrankungen wie Demenz und Parkinson liefern.

Wichtige Fakten:

1. Es wurde festgestellt, dass das 19S-Regulationskörperchen, das traditionell mit dem Proteinabbau innerhalb des Proteasomkomplexes in Verbindung gebracht wird, eine unabhängige Rolle in Synapsen spielt.
2. Mithilfe einer hochauflösenden Bildgebungstechnik, DNA PAINT, entdeckten die Forscher eine Fülle freier 19S-Moleküle, die mit synaptischen Proteinen interagieren, was auf einen neuartigen Regulierungsmechanismus hindeutet.
3. Diese Entdeckung könnte neue Ansatzpunkte für das Verständnis und die Behandlung neurologischer Erkrankungen mit dysfunktionalen Synapsen wie Demenz und Parkinson liefern.

Quelle: Universität Aarhus

Wissenschaftler wissen seit langem, dass die „proteinzerstörende Maschine“ der Zellen, das Proteasom, eine entscheidende Rolle bei der Proteinentfernung im Gehirn spielt.

Allerdings wurde eine neue Studie veröffentlicht in Wissenschaften ergab, dass seine Hauptkomponente, das regulatorische 19S-Autosom, eine unabhängige „Zusatz“-Rolle in Synapsen spielt und daher neue Möglichkeiten bei der Diagnose und Behandlung einer Reihe neurologischer Erkrankungen bieten könnte.

Darwins Evolutionstheorie betonte die Bedeutung von Anpassung und Diversifizierung in der natürlichen Welt. Können Proteine ​​innerhalb der biologischen Zelle auch in neuen Zusammenhängen neue Funktionen übernehmen?

Die Antwort scheint für die primäre proteinabbauende Maschinerie des Gehirns „Ja“ zu lauten, insbesondere wenn sie an Synapsen positioniert ist, was einen bisher unbekannten Mechanismus offenbart, der es Synapsen ermöglicht, sich als Reaktion auf unterschiedliche Bedingungen zu verändern.

Die Rolle der regulatorischen Protease (19S) ist seit langem ausschließlich mit ihrer Funktion im Proteasomkomplex verbunden, wo sie mit dem katalytischen Partikel (20S) zusammenarbeitet, um unerwünschte oder beschädigte Proteine ​​zu erkennen und zu entfernen – ein notwendiger Mechanismus für die normale Entwicklung und Funktion des Gehirns .

Mithilfe einer hochauflösenden Bildgebungstechnik namens DNA PAINT beobachtete das Forschungsteam eine Fülle freier 19S-Moleküle in ihren Synapsen, die ohne ihre Partner in den Zwanzigern schweben.

„Wir haben festgestellt, dass 19S nicht nur ein Partner von 20S ist, sondern auch eigenständig als unabhängiger Regulator vieler wichtiger synaptischer Proteine ​​fungiert. Dies hat unserem Verständnis der Proteinfunktion an Synapsen eine völlig neue Dimension eröffnet“, erklärt Zhao Sun , außerordentlicher Professor und Hauptautor des Artikels.

Die Forscher fanden heraus, dass die reichlich vorhandenen freien 19S-Moleküle offenbar mit einer Reihe synaptischer Proteine ​​interagieren, darunter auch mit denen, die an der Freisetzung und Erkennung von Neurotransmittern beteiligt sind, und so die Informationsübertragung und -speicherung an Synapsen regulieren.

Wenn eine Zelle überschüssige Kopien einer Proteinkomponente erstellt, muss sie normalerweise diese zusätzlichen Kopien entfernen. Denn Zellen mögen es nicht, zusätzliche Proteine ​​in der Nähe zu haben, wenn sie keine Partner finden, die die Funktion des Proteins ermöglichen.

Wir nennen sie „Orphan Proteine“. Aber in diesem Fall scheint es, dass die Synapsen diese freien 19S-Partikel nutzen und sie anpassen, um an den Synapsen alternative Funktionen auszuführen“, erklärt Zhao Sun.

Mit dieser neuen Entdeckung haben Wissenschaftler nun ein neues Ziel, neurologische Erkrankungen mit dysfunktionalen Synapsen wie Parkinson und Demenz zu verstehen und zu behandeln.

Über diese Forschung in Neuroscience News

Autor: Chow Sun
Quelle: Universität Aarhus
Kommunikation: Zhao Sun – Universität Aarhus
Bild: Bildquelle: Neuroscience News

Ursprüngliche Suche: Geschlossener Zugang.
„Eine Vielzahl freier regulatorischer Proteasen (19S) regulieren SynapsenGeschrieben von Zhao Sun et al. Wissenschaften

eine Zusammenfassung

Eine Vielzahl freier regulatorischer Proteasen (19S) regulieren Synapsen

Das Proteasom, die wichtigste Proteinabbaumaschine in Zellen, reguliert Synapsen und die langfristige Speicherung von Informationen.

Hier haben wir mithilfe hochauflösender Mikroskopie herausgefunden, dass die beiden wesentlichen Unterkomplexe des Proteasoms, das regulatorische (19S) und Katalysator (20S) Moleküle, die in den kortikalen Neuronen der Ratte unterschiedlich verteilt sind.

Wir haben eine unerwartete Fülle von 19 kostenlosen Exemplaren entdecktS Partikel in der Nähe der Synapsen. Freie Neuronen 19S Die Partikel binden und deubiquitylieren Lysin-63-Ubiquitin (Lys⁶³-ub), bei dem es sich um einen nicht gezielten Ubiquitin-Binder für die Protease handelt.

Pull-Down-Assays ergaben eine deutliche Überrepräsentation synaptischer Moleküle wie Lys⁶³Nebenreaktanten. verhindern 19S Die Deubiquitylase-Aktivität veränderte die stimulierende Synapsenübertragung erheblich und verringerte die synaptische Verfügbarkeit von AMPA-Rezeptoren an mehreren Handelspunkten auf proteasomunabhängige Weise.

Zusammengenommen offenbaren diese Ergebnisse eine Nebenfunktion des regulatorischen Protein-Subkomplexes in der Nähe von Synapsen.