Ubikvitinacija važna za oporavak staničnih aktivnosti od toplinskog šoka
Kao odgovor na mnoge vrste stresa, eukariotske stanice pokreću adaptivni i reverzibilni odgovor koji uključuje regulaciju ključnih staničnih aktivnosti zajedno sa sekvestracijom citoplazmatskih mRNA u strukture zvane stresne granule. Prateći ove reakcije na stres globalno je povećanje ubikvitinacije koje se konvencionalno pripisuje potrebi za razgradnjom pogrešno savijenih ili oštećenih proteina. Međutim, nedostaje detaljna karakterizacija načina na koji se ubikvitinom preoblikuje kao odgovor na stres. Nadalje, nije jasno igra li sveprisutna ovisnost o stresu složeniju ulogu u većem odgovoru na stres izvan poznate zaštitne funkcije u ciljanju opasnih proteina za proteasomsku degradaciju.
Kako bi istražili ulogu ubikvitinacije u odgovoru na stres, istraživači su upotrijebili proteomiku tandemskog ubikvitinskog veznog entiteta (TUBE) kako bi istražili promjene ubikvitinacijskog krajolika kao odgovor na pet različitih vrsta stresa u stanicama uzgojenih sisavaca, uključujući pluripotentne matične stanice izazvane ljudima (iPSC) - izvedeni neuroni. Otkriće neočekivanih obrazaca ubikvitinacije potaknulo je detaljnu analizu obrasca sveprisutnosti koji je specifično induciran toplinskim šokom korištenjem profiliranja ostataka diGly ubikvitina zajedno s kvantitativnom proteomikom tandemske mase u kombinaciji s dodatnim analizama ukupnog proteoma i transkriptoma. Uvidi iz ovog novo definiranog "ubikvitinoma toplinskog šoka" vodili su naknadnim istraživanjem funkcionalne važnosti ove posttranslacijske modifikacije u staničnoj reakciji na toplinski udar.
Svaka od pet različitih vrsta stresa izazvala je osebujan obrazac sveprisutnosti. Ubikvitinom toplinskog šoka u 293T stanicama bubrega humanog embrija definiran je primjenom specifičnih proteina koji funkcioniraju unutar staničnih aktivnosti koje se tijekom stresa smanjuju, a ovaj je obrazac bio sličan u stanicama U2OS, primarnim mišjim neuronima i ljudskim neuronima izvedenim iz iPSC-a. Ubikvitinom toplinskog šoka također je obogaćen proteinskim sastojcima stresnih granula.
Iznenađujuće, ova ubikvitinacija izazvana stresom nije bila potrebna za stvaranje granula stresa i zatvaranje staničnih putova - ubikvitinacija izazvana toplinskim šokom bila je preduvjet za demontažu stresnih granula posredovanih p97/valozinom i za nastavak normalnih staničnih aktivnosti, uključujući transport i translaciju nukleocitoplazme, nakon oporavka od stresa. Mnogi događaji ubikvitinacije bili su specifični za jedan ili drugi stres. Na primjer, ubikvitinacija je bila potrebna za rastavljanje stresnih granula izazvanih toplinskim naprezanjem, ali nije bila potrebna za rastavljanje za stresne granule izazvane oksidativnim stresom.
Ubikvitinacijski obrasci specifični su za različite vrste stresa i ukazuju na dodatne regulatorne funkcije za ubikvitinaciju izazvanu stresom, osim uklanjanja pogrešno savijenih ili oštećenih proteina. Točnije, sveprisutna ubikvitinacija izazvana toplinskim šokom potiče stanicu na oporavak od stresa ciljajući specifične proteine koji uključuju nekoliko puteva prema dolje reguliranih tijekom stresa. Nadalje, neki ključni sastojci granula naprezanja su sveprisutni kao odgovor na toplinski stres, ali ne i stres arsenita, čime se uključuje mehanizam VCP posredovanog - rastavljanja granula izazvanih toplinskim šokom koje ne dijele granule izazvane stresom arsenita. Konačno, naši duboki proteomički skupovi podataka pružaju bogat resurs zajednice koji osvjetljava dodatne aspekte uloge sveprisutne reakcije kao odgovor na stres. Izvor: Science