NEDDylation stabilizes eIF3g and eIF3i during stress

In elke levende cel werkt een constante, delicate machinerie om genetische instructies om te zetten in de eiwitten die het lichaam opbouwen en repareren. Dit proces, bekend als translatie, vertrouwt op een team van moleculaire helpers die zich verzamelen bij het begin van een genetische boodschap om de constructie te starten. Echter, wanneer een cel plotselinge problemen ervaart, zoals een giftige chemische stof of extreme hitte, moet deze op de pauzeknop drukken. Om te overleven, vormt de cel tijdelijke, gelachtige clusters in zijn vloeibare binnenkant, genaamd stressgranules. Deze structuren fungeren als wachtkamers, waarin de gestopte constructieteams en hun onvoltooide blauwdrukken worden opgeborgen totdat het gevaar is geweken. Zodra de omgeving stabiliseert, moet de cel deze teams snel vrijlaten om de bouw te hervatten. Een cruciale vraag voor wetenschappers is geweest hoe specifieke onderdelen van het constructieteam worden geselecteerd om de wachtkamers binnen te gaan en, even belangrijk, hoe ze worden beschermd tegen vernietiging terwijl ze wachten, zodat ze weer klaar zijn om aan het werk te gaan.

Onderzoekers hebben nu een specifieke chemische tag ontdekt die fungeert als een schild voor twee belangrijke leden van dit constructieteam, waardoor wordt gegarandeerd dat zij de stress overleven en kunnen terugkeren naar hun taken. De studie richt zich op een proces genaamd NEDDylatie, waarbij een klein eiwitmerk aan andere eiwitten wordt bevestigd om hun gedrag of locatie te veranderen. Door in kaart te brengen welke eiwitten dit merk dragen tijdens normale omstandigheden en tijdens stress, identificeerde het team twee essentiële factoren, bekend als eIF3g en eIF3i, als hoogbetrouwbare doelwitten. Deze factoren maken deel uit van het initiatiecomplex dat de eiwitproductie start. De onderzoekers ontdekten dat deze factoren onder normale omstandigheden de NEDDylatie-tag dragen, maar wanneer de cel wordt gestrest door arseniet, daalt de hoeveelheid van deze tag op het complex. Ondanks deze daling zijn het de getagde versies van deze factoren die succesvol de stressgranules binnengaan.

Het onderzoek onthulde dat de fysieke structuur van een van deze factoren, eIF3g, essentieel is voor dit proces. Alleen de volledige versie van eIF3g, die een specifieke regio bevat genaamd het RRM-domein, wordt gerekruteerd in de stressgranules. Wanneer de onderzoekers een versie van eIF3g testten waarbij het RRM-domein ontbrak, ontdekten zij dat deze de vorming van stressgranules sterk blokkeerde, waarbij het fungeerde als een verstorend element. In contrast hiermee ging het RRM-domein alleen niet de granules binnen en stopte het de vorming ervan niet. Dit suggereert dat de volledige, intacte structuur vereist is voor de factor om zijn juiste rol te spelen in de noodrespons van de cel.

Om het belang van de NEDDylatie-tag te begrijpen, heeft het team de cellulaire route die verantwoordelijk is voor het toevoegen van deze markers verstoord. Ze gebruikten een chemische remmer om het enzym te blokkeren dat het etiketteringsproces start, verwijderden andere componenten van het etiketteringssysteem, of voegden een enzym toe dat de tags verwijdert. In elk geval waarin het etiketteringssysteem werd uitgeschakeld, daalden de niveaus van de eIF3g- en eIF3i-eiwitten snel tijdens stress. Dit geeft aan dat zonder de NEDDylatie-markering deze eiwitten niet alleen er niet in slagen om de stressgranules binnen te gaan, maar dat ze worden afgebroken of vernietigd. De bevindingen suggereren dat NEDDylatie een specifieke pool van deze eiwitten markeert die resistent is tegen afbraak, waardoor ze binnen de stressgranules kunnen overleven. Dit mechanisme koppelt het etiketteringssysteem direct aan de stabiliteit van de eiwitten die nodig zijn voor translatie, waardoor wordt gegarandeerd dat wanneer de stress eindigt, de cel over de nodige instrumenten beschikt om de productie van eiwitten te herstarten.