Almanya Köln Üniversitesi'nden araştırmacılar, Nature Aging dergisinde "İnsan polyQ-genişletilmiş huntingtin parçasının bitkide ekspresyonu, hastalıkla ilişkili protein agregasyonunu önleyen mekanizmaları ortaya koyuyor" başlıklı bir makale yayınladı.
Bitkiler, hayvanlara kıyasla fazladan bir organele, kloroplasta sahiptir, bu da bitkilerin protein homeostazisi için daha fazla mekanizmaya sahip olduğu anlamına gelir. Bu çalışma, kloroplast protein homeostazisi bileşenlerinin insan Huntingtin ekspresyonunun hastalığa neden olan parçalarının toplanmasını önlediğini bulmuştur ve bu da insan proteinopatilerinde terapötik müdahale için potansiyel bir yol ortaya koymaktadır.
Bitkiler polyQ bölgeleri içeren yüzlerce protein ifade etse de, bugüne kadar bu proteinlerin neden olduğu herhangi bir patoloji bildirilmemiştir. İnsan HTT ve ATXN3 proteinlerinin vahşi tipi de nispeten uzun polyQ tekrarlarına sahipken, Arabidopsis proteomunun 24'ten fazla polyQ uzantısı yoktur. İlginç bir şekilde, spesifik polyQ proteinleri sensörler gibi davranarak, Arabidopsis'in değişen ortamlara uyum sağlamasını sağlayan iç ve dış ipuçlarını entegre eder. Bir örnek, bitkinin agregasyonu yoluyla yüksek sıcaklıklara yanıt vermesini sağlayan bir Q7 uzantısı içeren transkripsiyon faktörü ELF3'tür. 22 derecede, ELF3 çözünür kalır ve çiçeklenmeyi baskılayan genlere bağlanır. 27 derecenin üzerindeki sıcaklıklarda, ELF3, transkripsiyonel baskılamayı hafifleten ve çiçeklenmeyi destekleyen agregalar oluşturur. Bu nedenle, stres koşulları altında, ELF3, nispeten kısa bir Q7 motifiyle bile Arabidopsis'te agregalar oluşturabilir.
Arabidopsis proteinindeki en uzun polyQ amplifikasyonunun 24 tekrar (Q24) olması nedeniyle, ekip bitkinin polyQ ile çoğaltılmış proteinlerle başa çıkıp çıkamayacağını araştırmak için Q28 ve Q69'u içeren insan HTT ekzon 1'i ifade etti.
Normal koşullar altında, ne Q28 ne de Q69 Arabidopsis'te kümelerin oluşumuna veya zararlı etkilerine yol açmaz. Ancak, Arabidopsis ELF3'e (Q7) benzer şekilde, Q28 ve Q69 ısı stresi altında kümeler halinde kümelenir. Stressiz koşullar altında, Arabidopsis poliQ-güçlendirilmiş proteinleri kloroplastlara sokarak ve onları parçalayarak kümeleşmelerini etkili bir şekilde önler. Buna karşılık, kloroplast protein homeostazını farmakolojik veya genetik olarak bozmak, Q69'un yanı sıra endojen poliQ proteinlerinin sitoplazmik kümelenmesini tetikler. Ekip, Q28 ve Q69'un SPP gibi çeşitli kloroplast proteinleriyle etkileşime girdiğini buldu. Özellikle, SPP'nin ektopik ekspresyonu hem insan hücrelerinde hem de nematod modellerinde poliQ-güçlendirilmiş proteinlerin kümelenmesini azalttı.
Bu bulgular, insanlarda poliQ amplifikasyonuyla ilişkili proteinopatilerin tedavisinde yararlı olabilecek, hastalık tedavisi için sentetik bitki bazlı proteinlerin geliştirilmesine yönelik yeni yollar açıyor.
