Ny forskning från Korea Institute of Science and Technology, ska publiceras i Journal of Biological Chemistry den 13 oktober, har funnit att proteasomen, ett viktigt proteinkomplex som bryter ner proteiner i celler, har en annan oväntad funktion:att direkt reglera packningen av DNA i kärnan.
Proteasomen bryter ner proteiner som cellen har märkt för nedbrytning i en process som kallas proteolys. Dysfunktion i proteasomen har observerats vid sjukdomar i många fysiologiska system, från immunförsvaret, nerv- och kardiovaskulära system till hela organismens åldrandeprocesser. Tilltagande forskning tyder på att som en schweizisk armékniv med dolda verktyg, proteasomen kan utföra ytterligare funktioner som inte involverar proteolys.
DNA är organiserat i kärnan i komplex med protein i kärnan i en form som kallas kromatin. I stort sett, löst packat kromatin, eller eukromatin, gör att DNA kan transkriberas och gener uttrycks, medan tätt packat heterokromatin förhindrar genuttryck.
I experiment med jästceller, Hogyu David Seo, en doktorand i Daeyoup Lees labb, fann att proteasomen kunde inducera heterokromatin att bildas i vissa delar av genomet men stoppa det från att spridas till andra regioner. Förvånande, mutationerna i proteasomen som avslöjade proteasomets effekter på kromatin hade ingen effekt på proteolys, vilket betyder att proteasomen påverkar heterokromatin genom en annan aktivitet än proteolys. Hur det går till är ännu inte känt.
"[Proteasomen] kan utöva kraft på proteiner och translokera, luta, böj dem, "Seo sade. "Så jag tror att proteasomen fysiskt modulerar proteiner som fungerar som en sköld för heterochromatin. Det är så jag tror att det kan fungera."
Heterokromatinbildning och spridning är av intresse inom området epigenetik, eftersom förändringar i kromatintillståndet hos celler i en generation potentiellt kan överföras till nästa generation.
"[Proteasomen] kan ha en viss effekt på epigenetisk programmeringsarv eftersom det påverkar spridningen av heterokromatin, " Sa Seo. "Jag är inte riktigt säker på hur det kan fungera, eftersom det finns så många sätt att det kan agera, men jag är säker på att det kan ha vissa effekter på epigenetisk programmering."
Tills vidare, teamet fokuserar på att förstå hur proteasomen reglerar heterokromatin i organismer förutom jäst, inklusive möss och mänskliga celler.
"Proteasomen engagerar sig med praktiskt taget alla proteiner i vår kropp med avseende på proteinnedbrytningsfunktionen, " sa Lee. "Vi tror att vårt arbete bara är en glimt av vad detta protein kan göra...Att dissekera proteasomfunktionerna kommer definitivt att hjälpa till att utveckla terapeutiska strategier för olika sjukdomar, såsom neurologiska sjukdomar och cancer."
