Una cellula felice è una cellula equilibrata, ma per ogni proteina meravigliosamente contorta che crea, deve fare a pezzi i vecchi. Ciò significa districare una massa contorta simile a un pretzel per il riciclaggio. Cdc48 svolge un ruolo fondamentale nel svelare le proteine ​​esaurite.

"Cdc48 è il coltellino svizzero della cellula e può interagire con tanti substrati diversi, " ha detto Peter Shen, dottorato di ricerca, assistente professore in Biochimica presso l'Università dello Utah Health e autore senior della carta. "Finora non avevamo una comprensione esatta di come funziona".

Shen ha guidato un team multi-istituzionale di ricercatori per identificare le strutture chiave di Cdc48 per visualizzare le sue ondulazioni mentre dispiega le proteine. I risultati sono disponibili online nel numero del 27 giugno di Scienza .

"Abbiamo deciso di farlo perché ci interessa come funzionano le macchine molecolari, " ha detto Shen. "Abbiamo deciso di concentrarci su Cdc48 a causa della rilevanza clinica".

Per anni, i ricercatori hanno saputo che una mutazione a punto singolo in Cdc48 può precipitare in malattie gravi, compresa la sclerosi laterale amiotrofica (SLA) e la malattia di Charcot-Marie-Tooth di tipo 2Y.

"Il Cdc48 umano è legato a molteplici malattie ed è il bersaglio degli sforzi per sviluppare terapie per il trattamento dei tumori, "ha detto Christopher Hill, DFIL., illustre professore di Biochimica presso la U of U Health e autore corrispondente dello studio. "La struttura che abbiamo determinato può essere utilizzata per far avanzare gli sforzi per sviluppare inibitori e terapie più efficaci".

Nello studio, il team di ricerca ha purificato Cdc48 direttamente dalle cellule di lievito (Saccharomyces cerevisiae) e ha scattato istantanee delle particelle purificate in diverse configurazioni dopo che erano state congelate mediante la microscopia elettronica criogenica (crio-EM).

"Le cellule stanno già facendo il duro lavoro per noi creando questi complessi, " ha detto Shen. "Poiché questo metodo è così veloce, abbiamo catturato Cdc48 nell'atto di dispiegare un substrato proteico".

Utilizzando questo approccio, il team di ricerca ha dimostrato come Cdc48 dispiega la proteina facendola passare attraverso un poro centrale del complesso, utilizzando un movimento simile a un trasportatore manuale. Il groviglio riciclato che stavano immaginando era un mistero fino a quando i collaboratori della Brigham Young University hanno applicato la proteomica della spettrometria di massa allo stesso complesso raccolto per smascherare l'anonimo complesso proteico fosfatasi 1 proteico inattivo.

Shen ritiene che questi risultati siano applicabili alle cellule umane, perché Cdc48 è altamente conservato.

"Crediamo che la struttura che abbiamo risolto qui sarà molto simile a ciò che i nostri corpi stanno esprimendo in questo momento, " Egli ha detto.

Il team di ricerca non è stato in grado di visualizzare l'intero complesso perché Cdc48 interagisce con più partner di legame quasi contemporaneamente. Questo efficiente multitasking offusca la ricostruzione; però, Shen vuole continuare a esplorare come Cdc48 riesca a legarsi con così tanti partner all'incirca nello stesso momento.

"La parte più interessante è che questo [lavoro] dimostra che possiamo prendere una proteina direttamente dalle cellule ospiti e immaginarle nel loro stato nativo, "Ha detto Shen. "Penso che questo sia il futuro del campo crio-EM".