NEDDylation stabilizes eIF3g and eIF3i during stress

Dentro ogni cellula vivente, un macchinario costante e delicato lavora per trasformare le istruzioni genetiche nelle proteine che costruiscono e riparano il corpo. Questo processo, noto come traduzione, si affida a una squadra di aiutanti molecolari che si radunano all'inizio di un messaggio genetico per iniziare la costruzione. Tuttavia, quando una cellula affronta improvvisi problemi, come una sostanza chimica tossica o un calore estremo, deve premere il tasto pausa. Per sopravvivere, la cellula forma temporanei ammassi gelatinosi nel suo interno fluido chiamati granuli di stress. Queste strutture agiscono come pen a detenuti, bloccando le squadre di costruzione in pausa e i loro progetti incompleti finché il pericolo non passa. Una volta che l'ambiente si stabilizza, la cellula deve rilasciare rapidamente queste squadre per riprendere la costruzione. Una domanda critica per gli scienziati è stata come vengano selezionate parti specifiche della squadra di costruzione per entrare in questi pen a detenuti e, altrettanto importante, come vengano protette dalla distruzione mentre aspettano, in modo da poter essere pronte a lavorare di nuovo.

I ricercatori hanno ora scoperto un particolare marchio chimico che funge da scudo per due membri chiave di questa squadra di costruzione, assicurando che sopravvivano allo stress e possano tornare ai loro lavori. Lo studio si concentra su un processo chiamato NEDDylazione, in cui un piccolo marcatore proteico viene attaccato ad altre proteine per cambiarne il comportamento o la posizione. Mappando quali proteine portano questo marcatore in condizioni normali e durante lo stress, il team ha identificato due fattori essenziali, noti come eIF3g ed eIF3i, come bersagli ad alta affidabilità. Questi fattori fanno parte del complesso di inizio che avvia la produzione proteica. I ricercatori hanno scoperto che, in circostanze normali, questi fattori portano il marchio di NEDDylazione, ma quando la cellula è stressata dall'arsenite, la quantità di questo marchio sul complesso diminuisce. Nonostante questo calo, le versioni marcate di questi fattori sono quelle che entrano con successo nei granuli di stress.

L'indagine ha rivelato che la struttura fisica di uno di questi fattori, eIF3g, è vitale per questo processo. Solo la versione completa di eIF3g, che include una regione specifica chiamata dominio RRM, viene reclutata nei granuli di stress. Quando i ricercatori hanno testato una versione di eIF3g priva di questo dominio RRM, hanno scoperto che bloccava fortemente la formazione dei granuli di stress, agendo come un elemento di disturbo. Al contrario, il dominio RRM da solo non entrava nei granuli e non impediva la loro formazione. Ciò suggerisce che la struttura completa e intatta sia necessaria affinché il fattore possa svolgere il suo corretto ruolo nella risposta di emergenza della cellula.

Per comprendere l'importanza del marchio di NEDDylazione, il team ha interferito con la via cellulare responsabile dell'aggiunta di questi marcatori. Hanno utilizzato un inibitore chimico per bloccare l'enzima che avvia il processo di marcatura, rimosso altri componenti del sistema di marcatura o aggiunto un enzima che rimuove i marchi. In ogni caso in cui il sistema di marcatura è stato disabilitato, i livelli delle proteine eIF3g ed eIF3i sono scesi rapidamente durante lo stress. Ciò indica che, senza il marchio di NEDDylazione, queste proteine non solo non riescono a entrare nei granuli di stress, ma vengono degradate o distrutte. Le scoperte suggeriscono che la NEDDylazione marchi un pool specifico di queste proteine che è resistente alla decomposizione, permettendo loro di sopravvivere all'interno dei granuli di stress. Questo meccanismo collega direttamente il sistema di marcatura alla stabilità delle proteine necessarie per la traduzione, assicurando che, quando lo stress termina, la cellula abbia gli strumenti necessari disponibili per far ripartire la produzione di proteine.