Wiele procesów komórkowych zależy od jonów wapnia (Ca2+), jednak sposób, w jaki ten sygnał wpływa na jakość białek w retikulum endoplazmatycznym (ER) — organellum odpowiedzialnym za syntezę i transport białek — pozostawał w dużej części niejasny. Kontrola jakości białek w ER, zwana proteostazą, ma kluczowe znaczenie dla prawidłowego funkcjonowania komórek; zaburzenia tego systemu łączone są z chorobami metabolicznymi i neurodegeneracyjnymi. Naukowcy postanowili przyjrzeć się temu mechanizmowi bliżej, aby lepiej zrozumieć, jak zaburzenia mogą prowadzić m.in. do cukrzycy typu 2, choroby Alzheimera i stwardnienia zanikowego bocznego (ALS).
Badanie przeprowadził międzynarodowy zespół kierowany przez wyróżniającego się associate profesora Masaki Okumurę z Frontier Research Institute for Interdisciplinary Sciences (FRIS) oraz Graduate School of Life Sciences na Uniwersytecie Tohoku. W przedsięwzięciu brało udział 17 zespołów badawczych z Japonii, Korei i Wielkiej Brytanii. Wyniki opublikowano w czasopiśmie Nature Cell Biology 11 listopada 2025 roku.
Naukowcy skupili się na roli Ca2+ w procesach utrzymania jakości białek w ER i wykazali, że jony wapnia mogą indukować separację fazową białka PDIA6. PDIA6 to białko zlokalizowane w ER, które uczestniczy w fałdowaniu białek i zapewnianiu ich funkcjonalnej struktury. Utrata jego funkcji sprzyja powstawaniu nieprawidłowo sfałdowanych form, co — w zależności od kontekstu biologicznego — może mieć poważne konsekwencje zdrowotne.
Kluczowym odkryciem jest to, że Ca2+-napędzana separacja fazowa PDIA6 prowadzi do tworzenia się płynopodobnych kropli powstających przez kondensację biomolekularną. Te konsensaty pełnią funkcję „warsztatów naprawczych” — umożliwiają korektę fałdowania proinsuliny, czyli prekursora insuliny. Nadmierne nagromadzenie proinsuliny jest uznawane za wskaźnik ryzyka rozwoju cukrzycy typu 2, ponieważ nieprawidłowo sfałdowane cząsteczki mogą tworzyć agregaty zaburzające normalne szlaki komórkowe.
Aby system mógł działać sprawnie, potrzebujemy tych kondensatów przypominających krople — one zapewniają, że proinsulina jest prawidłowo sfałdowana, zamiast tworzyć duże, agregujące się skupiska, które mogą zakłócać funkcje komórkowe i prowadzić do negatywnych skutków zdrowotnych.
Masaki Okumura, wyróżniający się associate professor, Uniwersytet Tohoku
Odkrycie to nie tylko wyjaśnia specyficzny mechanizm poprawiający jakość proinsuliny, ale także poszerza ogólne zrozumienie procesów sterowanych przez Ca2+ w komórkach. Wiedza o tym, że kondensacja PDIA6 może działać jak mechanizm naprawczy, otwiera nowe perspektywy badawcze — w dłuższej perspektywie może przyczynić się do opracowania strategii farmakologicznych ukierunkowanych na poprawę proteostazy w chorobach trudnych do leczenia, takich jak ALS, choroba Alzheimera i cukrzyca typu 2.
Źródło badań: Lee, Y.-H., et al. (2025). Ca2+-driven PDIA6 biomolecular condensation ensures proinsulin folding. Nature Cell Biology. DOI: 10.1038/s41556-025-01794-8. Więcej informacji udostępnił Uniwersytet Tohoku.