Peroksisomi so celične organele, ki opravljajo številne funkcije, vključno z razgradnjo citotoksinov. Za ta namen potrebujejo encime, ki jih je treba s pomočjo zapletenih strojev transportirati v peroksisome. Skupina raziskovalne skupine Biochemistry of Intracelular Transport Mechanisms na Ruhr-Universität Bochum (RUB), ki jo vodi profesor Harald Platta, je zaznala še neznan transportni korak in tako pridobila boljše razumevanje življenjsko nevarnih bolezni. Skupina je svoje poročilo objavila v reviji Biochimica et Biophysica Acta - Molecular Cell Research februarja 2019.
Življenjska pomembnost
Peroksisomi so celični organeli bistvenega pomena. Ker zagotavljajo izolirano reakcijsko komoro za več kot 50 encimov, so povezani s številnimi celičnimi procesi. Glavna funkcija peroksisomov je razgradnja dolgoverižnih maščobnih kislin in citotoksinov. "Poleg tega opravljajo tudi visoko specializirane funkcije, na primer pri sintezi penicilina v glivah, tvorbi lizina v kvasovkah, fotorespiraciji rastlin in ustvarjanju plazmalogena za belo snov možganov pri živalih," pojasnjuje Harald. Platta. Napake pri tvorbi funkcionalnih peroksisomov vodijo do hudih presnovnih motenj pri ljudeh, ki pogosto povzročijo smrt dojenčkov.
Motor uvoznih strojev
Da bi peroksisomi izpolnjevali svoje funkcije, morajo najprej uvoziti ustrezne encime v notranjost. Večino encimov vodi uvozni receptor Pex5p v ustrezni peroksisom. Ta receptor nadzoruje beljakovina ubikvitin (Ub), ki se začasno veže na receptor.
"Do danes nam je uspelo uvozni mehanizem razčleniti na pet korakov," razlaga Harald Platta: "Prvič, vezava Pex5p na uvoženi encim v citoplazmi. Drugič, vezava Pex5p encimski kompleks s peroksisomom. Tretjič, encim se sprosti v peroksisomu. Četrtič, Ub se veže na Pex5p. In peti, izvoz Ub-modificiranega Pex5p v citoplazmo, da se omogoči nadaljnje uvozne reakcije."
ABS molekularnih strojev
Pritrditev molekule Ub na Pex5p igra ključno vlogo pri uvoznem ciklu. Za ta korak je potrebna energija, pa tudi za kasnejši izvoz kompleksa. "V prejšnjih publikacijah smo priklop Ub na uvozni receptor opisali kot pedal za plin," pravi Platta.
Vendar je ostalo nejasno, kaj se je točno zgodilo z izvoženim Ub-modificiranim Pex5p. Trenutna študija, ki temelji predvsem na doktorskih projektih Rebecce Brinkmeier in Fouzija El Magraouija, je dala odgovor na to vprašanje. Z analizo sistematično ustvarjenih variant Ub in Pex5p je ekipa pokazala, da stabilna fuzija Ub-Pex5p povzroči napako pri uvozu peroksisomskih beljakovin. V skladu s tem je treba Ub ponovno ločiti od Pex5p.
Ko ubikvitin prevzame drug encim, se Pex5p povrne v prvotno stanje in ga je mogoče ponovno uporabiti. Če ta korak manjka, uvozni receptor uide izpod nadzora. Najprej se kot kompleks premika znotraj citoplazme, dokler se nenadoma ne zaleti nazaj v peroksisom, kjer blokira priklopni kompleks in tako zavira uvoz pravilnega Ub-modificiranega Pex5p. "Sčasoma to vodi do popolne izgube funkcije v peroksisomu," zaključuje Platta. "Naša študija tako dodaja potreben šesti korak uvoznemu ciklu."
