Biologen untersuchen Stressreaktion von Zellen genauer

Eine neue Studie des Zaher Lab an der Washington University in St. Louis, veröffentlicht In Molekulare Zelletaucht in die Mechanismen ein, die hinter der Reaktion von Zellen auf Stress stehen.

Wenn Zellen auf Probleme wie Nährstoffmangel stoßen, aktivieren sie eine sogenannte integrierte Stressreaktion (ISR), bei der bestimmte Proteine ​​produziert werden, die den Zellen beim Überleben helfen.

„Eines der Schlüsselproteine, die während dieses Prozesses produziert werden, ist ein Transkriptionsfaktor namens Gcn4“, erklärte Forscher Hani Zaher. „Das bedeutet, dass dieses Protein in den Zellkern gelangt und die Expression von Hunderten von Genen reguliert.“ Diese Gcn4-vermittelte Regulierung führt zur Produktion von Proteinen, die Zellen dabei helfen, sich an Stressbedingungen anzupassen und diese zu überleben.

Neben dem ISR sind Zellen auch auf den Target of Rapamycin (TOR)-Signalweg angewiesen, um die Proteinproduktion zu regulieren. Dieser wird teilweise von einem Protein namens eIF4E gesteuert. Dieser Translationsinitiationsfaktor, der in allen Eukaryoten vorkommt, ist dafür verantwortlich, die Ribosomen – die Proteinproduktionsmaschinerie der Zelle – zu mRNAs zu rekrutieren, bevor sie mit der Translation beginnen können. Das Zaher Lab untersuchte, was mit der Proteinproduktion passiert, wenn elF4E aus der Gleichung in Hefezellen entfernt wird. Sie fanden heraus, dass das Fehlen von eIF4E zu einer erhöhten Produktion von Gcn4 führte.

„Die Art und Weise, wie Gcn4 unter diesen Bedingungen übersetzt wird, war überraschend, da es normalerweise durch einen einzigartigen, auf Translation basierenden Mechanismus als Reaktion auf den ISR-Prozess produziert wird“, sagte Zaher. Insbesondere stellten sie fest, dass die Translation von Gcn4 über einen anderen Mechanismus erfolgte als der typische Stressreaktionsweg.

Doch diese Erkenntnisse waren nur der erste Teil dieser Forschung. „Wir wollten ein Modell entwickeln, das diese Beobachtung erklärt“, sagte Zaher. Das von Zaher Lab entwickelte Modell legt nahe, dass die erhöhte Gcn4-Produktion in Abwesenheit von eIF4E auf Veränderungen in der Geschwindigkeit zurückzuführen sein könnte, mit der sich Ribosomen entlang genetischer Anweisungen bewegen. Diese Geschwindigkeitsänderung könnte durch erhöhte lokale Konzentrationen eines Faktors namens eIF4A beeinflusst werden, der dem Ribosom hilft, entlang der mRNA zu wandern.

„Wir versuchen zu verstehen, wie die Ribosomengeschwindigkeit als Maß für den Zellzustand genutzt werden kann“, erklärte Zaher.

Diese Erkenntnisse liefern wertvolle Einblicke in die komplexen Mechanismen, die den zellulären Reaktionen auf Stress zugrunde liegen, und könnten dazu beitragen, zu verstehen, warum bestimmte Krebsarten die Konzentrationen von Translationsfaktoren wie eIF4E und eIF4A verändern.