Болезнь Паркинсона и защита от туберкулёза оказались связаны одним и тем же белком

Туберкулёзная бактерия Mycobacterium tuberculosis, или палочка Коха, попадая в организм, разумеется, привлекает к себе внимание иммунной системы: на охоту за ней выходят клетки макрофаги, которые поглощают бактерию, заключая её в особые мембранные пузырьки. Однако палочка Коха не так проста: она выделяет белок, который разрушает её «тюрьму», позволяя бактерии выйти в цитоплазму клетки.

Но даже такая бактериальная хитрость не застаёт макрофаг врасплох. В арсенале иммунных клеток есть фермент, который метит сбежавшие бактерии убиквитином — белком, который прикрепляется к молекулам, требующим утилизации. Затем эти убиквитинилированные белки направляются в протеасому — сложный белковый комплекс, который и занимается расщеплением внутриклеточного белкового мусора. (Стоит заметить, что роль убиквитина в клетке не сводится лишь к обозначению мусорных молекул.)

Молекулы и органеллы у любой клетки не вечны, со временем изнашиваются и перестают работать, как надо. Когда это случается, их ждёт разрушение. И вот, к примеру, когда нужно отправить в утиль отработавшую своё митохондрию, в дело вступают белки, которые наделяют эту митохондрию особой меткой, указывающей на неё ферментам-уборщикам.

Некоторое время назад Джеффри Кокс и его сотрудники из Калифорнийского университета в Сан-Франциско (США) заметили, что процессы внутриклеточной утилизации митохондрий необычайно напоминает то, что происходит при уничтожении микобактерий. Одновременно исследователям удалось установить связь между мутациями в гене белка паркина, участвующего в утилизации митохондрий, и чувствительностью к туберкулёзной инфекции: у людей, которые несли в себе мутантный вариант паркина, болезнь протекала тяжелее.

Паркин является убиквитин-лигазой, то есть тем самым ферментом, который присоединяет убиквитиновую метку к требующим утилизации белкам. В статье, опубликованной в Nature, Джеффри Кокс и его коллеги пишут, что и человеческим, и мышиным макрофагам этот самый паркин был нужен для того, чтобы бороться с туберкулёзной инфекцией: он отправлял бактерии, проникшие в цитоплазму клетки, в утиль, как обычный внутриклеточный мусор. Если у животных этот ген выключали, это делало их совсем беззащитными.

Дополнительные эксперименты, поставленные на плодовых мухах, показали, что система антибактериальной защиты с участием паркина работает даже у таких далёких от мышей и людей видах животных: паркин помогал справиться вообще с любыми бактериями, которые, подобно палочке Коха, склонны проникать в цитоплазму клетки.

При чём здесь, спрашивается, болезнь Паркинсона? А при том, что мутации в паркине, который образуется в нейронах, приводят к тому, что в нервных клетках накапливаются нерастворимые формы белков. Нормальный паркин, например, взаимодействует с альфа-синуклеином, поддерживая его в растворимой форме. Мутантный же уже не заботится о партнёре, из-за чего альфа-синуклеин образует нерастворимые белковые отложения, которые и запускают нейродегенеративные процессы. Кроме того, паркин убиквитинилирует и другие белки, кои в противном случае начинают захламлять нейрон.

Получается, что паркин защищает нас от двух совершенно неродственных болезней — нейродегенеративного синдрома Паркинсона и инфекционного туберкулёза. В этом, впрочем, нет ничего удивительного, если вспомнить, сколь важный молекулярный процесс зависит от этого белка.

Подготовлено по материалам Калифорнийского университета в Сан-Франциско. Фото на заставке принадлежит Shutterstock.