Vad är proteinhomeostas?

Proteinhomeostas avser förmågan hos celler i kroppen att korrekt tillverka, vika och inaktivera proteinmolekyler, så att kroppen kan svara på externa utmaningar och förändringar i interna förhållanden. Konstruerade av kedjor av aminosyror förlitar proteiner sig på rätt vikningssekvens för att bilda tredimensionella strukturer som kan utföra sina avsedda funktioner. Störningar i denna homeostas kan leda till proteiner som är onormalt vikta, vilket kan förändra hur de fungerar och i vissa fall till och med inducera sjukdomstillstånd.

Gener har ett stort inflytande över upprätthållandet av proteinhomeostas. Att uttrycka gener eller låta dem interagera med andra komponenter i cellen för att bilda proteiner är ett sätt att detta åstadkommes. En annan är genom skapandet av speciella proteiner, kallade vikbara enzymer, vars former och handlingar hjälper till att leda bildandet av nytillverkade proteiner i deras korrekta tredimensionella strukturer. När proteiner inte längre behövs för speciella situationer kan vägar leda till uttryck av gener som skapar andra enzymer som gör att de kan bortskaffas på ett säkert sätt. Komponentaminosyrorna som utgör proteiner kan sedan återanvändas efter att denna nedbrytning ägt rum.

Celler måste kunna svara på olika nya förhållanden, och proteinhomeostas spelar en viktig roll i denna process. Signaler från miljön kan inducera skapandet av proteiner som gör det möjligt för celler att hantera dessa nya situationer. Dessa signaler kan ges från insidan av en enda cell, ett enda organ eller till och med andra organ, beroende på omfattningen av de förändringar som organismen svarar på.

Återkopplingsmekanismer hjälper också till att upprätthålla proteinhomeostas, och denna feedback kan också involvera flera organ. Enzymer och cellstrukturer interagerar med nytillverkade proteiner för att säkerställa att de vikas in i sina korrekta konformationer. Information om denna vikning kan skickas till cellens kärna, eller till och med till hjärnan, som sedan kan skicka tillbaka meddelanden om ytterligare åtgärder att vidta. Oregelbundna proteiner, till exempel, kan leda till återkopplingssignaler som beställer deras förstörelse.

Sjukdomstillstånd kan uppstå från störande proteinhomeostas. Alzheimers sjukdom kan till exempel involvera problem med återkopplingsmekanismer som kan leda till överproduktion av vissa proteiner som är felaktigt vikta. Andra tillstånd, såsom cystisk fibros, kan ha underliggande faktorer som leder till en oförmåga att skapa vissa proteiner som är nödvändiga för sund funktion. Olika aspekter av åldringsprocessen kan innebära en gradvis störning av återkopplingsnätverk som också normalt hjälper till att upprätthålla homeostasen.