Što su stresne granule?

Stresne granule (engl. stress granules) su strukture bez membrana koje se kondenzacijom oblikuju u citoplazmi kao odgovor na stresne podražaje iz okoliša, poput oksidativnog stresa, toplinskog šoka, hipoksije, mitohondrijskog stresa, UV zračenja, bakterijske ili virusne infekcije te osmotskog šoka. Opisuju se kao dinamične strukture koje sadrže i pripadajuće substrukture.

Sastav stresnih granula

Sadrže više stotina molekula proteina i RNA. Sadrže 40S podjedinice ribosoma, poli(A) mRNA i proteine koji vežu RNA (RBP, engl. RNA-binding proteins). S obzirom da mogu sadržavati i komponente potrebne za inicijaciju translacije, postavljena je hipoteza o razvoju stresnih granula kao mjesta pohrane za RNA molekule. Otkriveno je da se u stresnim granulama odvija i translacija mRNA.
Ključna molekula stresnih granula je upravo RNA. Utvrđeno je da povišena koncentracija mRNA slobodne od ribosoma dovodi do formiranja stresnih granula tijekom stresa. Proteini koji će sudjelovati u nastajanju stresnih granula ovise o vrsti stanice unutar koji se nalaze te o stresu kojem je stanica izložena.

Uloga stresnih granula

Stresne granule ključne su za preživljenje stanice jer su uključene u regulaciju translacije, pohranu mRNA i drugih biomolekula te stabilizaciju i stanično signaliziranje tijekom stresa. Reguliraju gensku ekspresiju, ali i inhibiraju replikaciju virusa. Molekule mRNA koje se u stresnim granulama pohranjuju u obliku glasničkih ribonukleoproteina (mRNP, engl. messenger ribonucleoprotein) zaustavljene su u svojoj funkciji te je njihova translacija inhibirana, čime je omogućeno očuvanje energije za stanične komponente ključne u odgovoru na stres. Stresne granule privremene su strukture koje se razlažu neposredno nakon uklanjanja stresora. Ukoliko je stres prevelik da bi se stanica s njim nosila, stresne granule postaju trajne te se ne razgrađuju. Stanica u tom slučaju ne podliježe postupcima popravka, već odlazi u apoptozu – kontroliranu smrt.

Stresne granule i bolesti

RBP koje sadrže stresne granule ključni su za regulaciju ekspresije neuronalnih gena. Stresne granule formiraju se zajedno s patološkim proteinskim agregatima, najčešće povezanim s neurodegenerativnim bolestima, poput amiotrofne lateralne skleroze i Alzheimerove bolesti te poliglutaminskim bolestima u kojima također nastaju netopljivi agregati. Mutacije koje dovode do promjena u formiranju stresnih granula doprinose nastanku nekih neurodegenerativnih bolesti i nekih karcinoma. Ciljne strukture brojnih studija su upravo stresne granule čija se funkcionalna agregacija istražuje kao analogija agregaciji patogenetskih proteina u brojnim degenerativnim bolestima.

 

Literatura

  1. Marcelo A, Koppenol R, de Almeida LP et al. Stress granules, RNA-binding proteins and polyglutamine diseases: too much aggregation?. Cell Death Dis 12, 2021, 592.
  2. Riggs CL, Ivanov P. Chapter 18 – Stress, membraneless organelles, and liquid–liquid phase separation: Vladimir N. Uversky, Droplets of Life, Academic Press, 2023, 505-529.
  3. Darling AL, Uversky VN. Chapter 10 – Known types of membrane-less organelles and biomolecular condensates, Vladimir N. Uversky, Droplets of Life, Academic Press, 2023, 271-335.
  4. Protter DSW, Parker R. Principles and Properties of Stress Granules. Trends Cell Biol. 2016, 26(9), 668-679.

 

Izvor fotografije

Image by Htc Erl from Pixabay