Nová studie ÚEM AV ČR popisuje mechanismus vazby exoribonukleázy Xrn1 na plasmatickou membránu

Vědci z Oddělení funkčního uspořádání biomembrán nedávno publikovali novou studii zaměřenou na dosud málo známý způsob regulace jednoho z klíčových faktorů zodpovědných za odbourávání mRNA v eukaryotických buňkách, exoribonukleázy Xrn1. Před časem skupina ukázala, že aktivita enzymu Xrn1 je potlačena po jeho navázání na eisosom, proteinový komplex stabilizující specializovanou mikrodoménu plasmatické membrány kvasinky. Nová studie hledala odpověď na otázky, co je primárním impulsem k přemístění Xrn1 na membránu a zda je popsaná regulace aktivity Xrn1 omezena pouze na kvasinkovou variantu enzymu.

K vazbě Xrn1 na eisosom dochází poté, co kvasinky spotřebují veškeré zkvasitelné cukry z kultivačního média. Vazba je plně vratná – enzym je rychle uvolněn zpět do cytoplasmy a reaktivován, jakmile se cukry znovu objeví. Předpokládá se, že dočasná inaktivace exoribonukleázy na plasmatické membráně má dvě velké výhody. Nejprve předejde nežádoucí degradaci mRNA za stavu, kdy je buňka nucena šetřit energii a získávat ji aerobním metabolismem (dýcháním). Rychlá mobilizace inaktivované Xrn1 po nalezení nových zdrojů cukru zase umožní rychlé přeprogramování buněčného metabolismu zpět do anaerobního režimu, který energii čerpá při odbourávání glukózy.

Vědci pomocí fluorescenční mikroskopie ukázali, že nikoli sama přítomnost zkvasitelného cukru v médiu či jeho úspěšný transport do buňky, ale až pokročilé kroky jeho následného zpracování (glykolýzy) jsou impulsem k uvolnění Xrn1 z vazby na plasmatickou membránu. Dále určili, která část molekuly Xrn1 je pro tuto vazbu nezbytná. Navíc, analýzou chování lidské varianty Xrn1 v kvasinkových buňkách zjistili, že lidský enzym se řídí stejným mechanismem regulace jako jeho kvasinkový protějšek.

Výsledky studie předpovídají pravděpodobný způsob regulace aktivity Xrn1 při adaptaci lidských buněk na změněné metabolické potřeby (např. při omezeném přísunu glukózy nebo při nádorovém onemocnění). Mohou tak mít potenciální přesah do klinické praxe, zejména v oblasti léčby metabolických poruch nebo rakoviny.

Studie byla publikována v časopise Heliyon – Cell Press (otevře se v novém okně).