Nyupptäckt transportväg för cellens sopor viktig för framtida sjukdomsbehandlingar

En hittills oupptäckt väg för cellens transport av ”sopor” kan få betydelse för bland annat framtida behandlingar av cancer och demenssjukdomar. Forskarna bakom studien har upptäckt en ny rutt som cellen använder för att bli av med cellulärt skräp. Skräp som annars skulle kunna ha skadat cellens arvsanlag.

Den nya transportvägen går genom cellkärnans membran, som normal sett skyddar vårt DNA. I studien stressade forskarna celler så att trafiken av små paket med avfall som skickas över cellkärnans membran ökade. På så sätt kunde forskarna visa att rutten användes för att bli av med cellulärt skräp som annars skulle kunna ha skadat cellens genom (arvsanlag).

– Denna insikt i cellens normala funktion kan ha betydelse för såväl cancer som demenssjukdomar, säger Johanna Höög, som har lett forskningsstudien som nu publicerats i den högt rankande vetenskapliga tidskriften PNAS.

– Med hjälp av högupplösta elektronmikroskopiska bilder kunde vi se hur aggregat av proteiner skickades i små paket över cellkärnans membran. Tillsammans har vi nu beskrivit en tidigare okänd rutt i cellens sopsortering, säger Dimitra Panagaki, doktorand vid institutionen för kemi och molekylärbiologi på Göteborgs universitet och en av medförfattarna till studien.

Cellen bildar konstant nya proteiner
Inuti en cell bildas kontinuerligt nya proteiner, medan andra proteiner bryts ner till sina beståndsdelar och återvinns. Detta är viktigt för cellens hälsa, för precis som ansamling av skräp i vilken miljö som helst kan skadade proteiner bli giftiga.

– Denna helt oväntade koppling mellan transporten över cellkärnans membran och kvalitetskontrollen av cellens proteiner var det som jag tyckte var mest intressant, säger Jacob Croft, doktorand vid Göteborgs universitet och aktiv i projektet.

Vanligt fenomen i cellerna hos alla undersökta arter
I studien undersöktes också hur vanligt fenomenet att skicka små paket över cellkärnemembranet var. Forskarna kunde visa att företeelsen fanns hos alla arter som undersöktes, från små encelliga parasiter till mänskliga celler.

När forskarna sedan stressade cellerna på olika vis, genom att till exempel utsätta dem för farliga ämnen eller höga temperaturer, så vek sig fler proteiner fel och forskarna såg en ökad frekvens av ”soptransport” över cellkärnemembranet.

– Viktigast är kanske att skadade proteiner kommer bort från genomet, där de kan orsaka mutationer som i sin tur leder till fler skadade proteiner, säger Johanna Höög.

Skräpet kan döda cellen
En bristande avfallshantering i cellen kan bilda en ond spiral där skräpet till slut dödar cellen. Detta händer bland annat i hjärnan vid Alzheimers sjukdom och en del andra demenssjukdomar.

– Å andra sidan producerar cancerceller mer skräp än friska celler. Detta används av en del cellgifter, som stoppar cellernas normala avfallshantering, då dör cancercellerna snabbare än våra vanliga celler och cancern tillbakabildas, säger Johanna Höög.

Nya cancerbehandlingar möjligt
Eftersom cellens avfallshanteringssystem redan är en angreppspunkt för cancerbehandling anser forskarna att upptäckten av en okänd transportväg kan ha potential att leda till nya, mer effektiva, behandlingar av cancer.

När forskarna behandlade cellerna med en kemikalie som stoppar avfallshanteringen och idag används i cancerbehandlingar, ökade transporten av avfall över cellkärnans membran.

– Man kan säga att vi klistrade igen locket på cellens avfallskvarnar, så kallade proteasomer. Då behövde cellen kompensera och skickade ut de felveckade proteinerna längs med denna väg i stället, säger forskningsledaren Johanna Höög.

– Vi hoppas nu få mer forskningsanslag för att undersöka den molekylära mekanismen som ligger bakom denna cellulära avfallstransport och närmare undersöka fenomenet i cancerceller, avslutar hon.

Forskningen är ett samarbete mellan Naturvetenskapliga fakulteten och Sahlgrenska Akademin på Göteborgs universitet och Wennergrens institut på Stockholms universitet.

Digital publicering: https://www.pnas.org/content/118/30/e2020997118/tab-article-info
Titel: Nuclear envelope budding is a response to cellular stress