Нажмите "Enter", чтобы перейти к контенту

Фероз Папа: Сохранение клеток от самих себя

Feroz Papa: Saving cells from themselves
Источник: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3941043/

Текст и интервью Кейтлин Седвик

Папа изучает адаптивные и неадекватные ответы на стресс ER.

Папа изучает адаптивные и неадекватные ответы на стресс ER.

У людей IRE1 занимает центральное место в одном из трех путей, которые указывают на наличие неправильно скопившихся белков в ER, инициируя ранние стадии разложенного белкового ответа (UPR). ER-индуцирует мультимеризацию IRE1 и активацию его цитоплазматического домена РНКазы, который затем расщепляет РНК, кодирующую транскрипционный фактор XBP1. Эта стадия расщепления позволяет трансформировать XBP1 в белок, чтобы затем активировать транскрипцию генов, которые помогают ER адаптироваться к присутствию разворачиваемых белков. Но когда этот ответ подавлен, активность IRE1 как-то помогает накопить клетки в апоптозе.

Свирепый папа

ФОТОГРАФИЯ FIEROZ PAPA

«Меня заинтересовали болезни секреторного пути, особенно сахарного диабета».

Где вы провели свое детство?

Я родился в Мадрасе, Индия, которая теперь известна как Ченнай. Мои родители и я эмигрировали в Чикаго, когда мне было около трех лет, но я вернулся в Индию и провел большую часть своего раннего детства, проживая с моей бабушкой в ​​Мадрасе. Я вернулся в США, когда мне было девять лет, и я жил здесь с тех пор.

Какие предметы интересуют вас в колледже?

Моим первым специалистом в колледже была электротехника, но я не совсем уверен, почему я это выбрал. Меня это не интересовало. Моя настоящая страсть к тому времени была классической гитарой, которую я получил в старшей школе. Наверное, меня больше всего интересовал классический гитарист, но я знал, что слишком поздно начал слишком хорошо, чтобы сделать это для жизни.

Будучи первокурсником в Университете штата Иллинойс, я взял класс химии с фантастическим учителем по имени Стивен Цумдал. У него была программа, в которой студенты могли бы подать заявку на работу в исследовательскую лабораторию по своему выбору в течение лета. Ну, мне было так весело в школе, что я решил, что не хочу возвращаться домой между своими первыми и вторыми годами и что я предпочел бы остаться в Шампэне летом. Поэтому я подал заявку на участие в программе доктора Зумдаля и получил лето в лаборатории Джорджа Ордала.

Я помню, что думал, что я не буду ничего делать; возможно, мыть некоторые блюда или что-то еще. Но Джордж поставил меня на настоящий проект, пытаясь найти гены, необходимые для бактериального хемотаксиса. Именно в это лето, работая в лаборатории Джорджа, я узнал, что ошибка науки укусила меня.

Почему вы решили получить MD и PhD?

Я очень рано решил, что буду совмещать аспирантуру с медицинской степенью, потому что я рассуждал о том, что в медицинской школе можно научиться много человеческой биологии. Я решил сделать комбинированную программу в Чикагском университете. Поэтому сначала у меня было два года медицинской школы, затем я сдал экзамены на борт, а затем мне пришлось выбрать наставника и поступить в лабораторию.

В течение короткого времени я был в лаборатории Викаса Сухатме, пока он не переместил свою лабораторию в Бет-Исраэль в Бостоне, и я не последовал за ним там. Между тем, я был TA в классе, который преподавал Марк Хохштрассер, и мы начали говорить и действительно ударили. Я был очарован тем, что он изучал: ubiquitin-зависимый протеолиз в Saccharomyces cerevisiae. Я начал работать над проектом, который он дал мне о дебиквитинирующем ферменте под названием DOA4, и он просто взлетел. В течение примерно года у меня была первая публикация, статья в Природе. Думаю, в то время я, возможно, думал, что так оно и будет. [Смеется] Но так не получается.

Вы вернулись в свое медицинское образование …

Я мучился о том, хотел ли я это сделать, чтобы сказать вам правду, потому что это было такое большое изменение, чтобы погрузиться в культуру медицинской школы. Но потом я решил сделать это и изо всех сил. Я сделал резидентство во внутренней медицине, и это то, что больше всего понравилось мне, потому что оно охватывало самый широкий спектр заболеваний и патологий, но позволило вам позже специализироваться. Я применил и сопоставил UCSF. У UCSF была потрясающая программа, которая поддерживала несколько лет последипломного общения после успешной резиденции. После моей резиденции я также сделал клиническое общение в эндокринологии, где меня заинтересовали болезни секреторного пути, особенно сахарного диабета. Вот почему я выбрал постдокторскую позицию с ранним секреторным путем.

По сравнению с контрольными клетками (слева) мышиные островки поджелудочной железы, подвергающиеся ER-стрессу (справа), вырождаются, теряют инсулин (зеленый) и содержат апоптотические клетки (красные).

Изображение предоставлено Раджарши Гошем

Некоторые действительно большие бумаги вышли из лаборатории Питера о ключевых игроках в развернутой реакции белка у дрожжей. Они показали, что IRE1 каким-то образом обнаружил разворачиваемые белки внутри ER и что он каким-то образом передал сигнал через свой домен цитоплазматической киназы, чтобы активировать свой домен RNase, но детали были мутными. Первоначально я пытался найти способ условно ингибировать киназную активность IRE1 с помощью небольшой молекулы. Используя рациональный подход к белковой инженерии, я сделал небольшую космическую мутацию, заполненную клетопроницаемым ингибитором конструкторской киназы. Но эта стратегия фактически дала противоположность тому, что она должна была выявить. Когда мы использовали наш ингибитор на мутантном белке, он превращал РНКазу аллостерически и мог активировать весь разворачиваемый белковый ответ у дрожжей.

Как вы отреагировали на это?

Сначала я не верил. Я провел пару месяцев, пытаясь опровергнуть это, думая, что я каким-то образом перепутался, и, возможно, было какое-то тривиальное объяснение этого результата. Но каждый эксперимент, который я сделал, подтвердил, что белок просто подключен этим сумасшедшим способом, где киназа является конформационным переключателем, который аллостерически активирует РНКазу. Когда я закончил делать все эти эксперименты, я понял, что у меня есть большая часть данных, которые мне нужны для бумаги.

Когда вы начали свою собственную лабораторию, вы остались в UCSF и также столкнулись с проблемой сигнализации IRE1 …

У меня были предложения в других местах, в том числе особенно привлекательный в Стэнфорде. Но здесь у меня было много хороших контактов, и я тесно сотрудничаю с Скоттом Оуэсом, который присоединился к университету примерно в то же время. Поэтому мне было удобно оставаться.

И да, я остался с IRE1, хотя сейчас мы в основном изучаем ортолог млекопитающих. Проводка киназы и РНКазы в основном одинакова в клетках млекопитающих, но есть также убедительные доказательства того, что стресс ER связан с многими заболеваниями млекопитающих, такими как сахарный диабет. Меня очень заинтересовала идея, что если бы мы могли контролировать разворачивающийся белковый ответ с помощью препарата, мы могли бы контролировать его физиологические результаты таким образом, чтобы повысить выживаемость клеток. Можем ли мы предварительно превзойти ER, чтобы клетки лучше работали и выживали лучше при стрессе ER?

Вы все еще работаете в дрожжах?

У меня все еще есть проекты по дрожжам. Например, мы использовали дрожжи для разработки репортера, состояние редокс которого можно зачитать как прокси-меру ER-стресса. Дрожжи очень близки моему сердцу как модель организма. Приятно все еще иметь его в лаборатории, хотя мы в основном работаем в клетках млекопитающих и мышах в эти дни. «Я никогда не забывал, что я хотел делать, когда был постдоксом».

IRE1 может иметь как адаптивные, так и неадекватные ответы на стресс ER …

Суровое объяснение этого состоит в том, что, когда напряжение остается высоким, ячейка не замыкает петлю отрицательной обратной связи. IRE1 остается фосфорилированным, или, возможно, его уровень фосфорилирования становится все выше и выше, достигая некоторого порога, за которым активность РНКазы поднимается настолько высоко, что теперь она становится беспорядочной. Он ослабляет свою специфику в отношении транскрипта XBP1 и теперь начинает расщеплять другие РНК-носители, которые находятся в непосредственной близости от мембраны ER, в процессе, впервые описанном Джули Холлиен и Джонатаном Вайсманом. Медленно со временем это разрушает ER важных факторов, которые необходимы для сгибания белков, и ER затем подвергается функциональному и, возможно, даже структурному коллапсу. Наши химические генетические системы показывают, что это один из последствий экстремального стресса ER.

Папа отдыхает со своей собакой, «Перец!».

ФОТОГРАФИЯ FIEROZ PAPA

Моя лаборатория также сосредоточена на попытке отключить все эти сигналы у источника IRE1, благодаря разработке небольших молекул. Я никогда не забывал, что я хотел сделать, когда был postdoc, который должен был блокировать белок небольшой молекулой. Мы уже знаем, что существуют ингибиторы киназы, которые могут активизировать RNAase IRE1, называемые ингибиторами киназы I типа, но я работал с Дастином Малым, который находится в Сиэтле, и Брэдли Бэкки в UCSF для разработки ингибиторов киназы, которые могут аллостерически ингибировать РНКазу как Что ж. Мы уже охарактеризовали, оптимизировали и опубликовали об одной группе ингибиторов с этой активностью, которую мы называем ингибиторами киназы типа II.

Вы все еще практикуете медицину?

В настоящее время я не делаю много клинической работы, потому что я так занят своей лабораторией. Но мне бы хотелось когда-нибудь участвовать в клиническом испытании, в котором я мог бы внести вклад как в научные концепции, которые мы узнали в своей лаборатории, так и в мои навыки врача.

Комментариев нет.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *