Tutkijat Kölnin yliopistosta, Saksasta, julkaisivat artikkelin Nature Aging -lehdessä otsikolla: Ihmisen polyQ:lla laajennetun huntingtiinifragmentin ilmentyminen kasveissa paljastaa mekanismeja sairauteen liittyvän proteiinien aggregaation estämiseksi.
Kasveilla on ylimääräinen organelli, kloroplasti, verrattuna eläimiin, mikä tarkoittaa, että kasveilla on enemmän mekanismeja proteiinien homeostaasille. Tässä tutkimuksessa havaittiin, että kloroplastiproteiinien homeostaasin komponentit estävät sairautta aiheuttavien ihmisen Huntingtin-ekspression fragmenttien aggregoitumista, mikä paljastaa mahdollisen tavan puuttua terapeuttiseen interventioon ihmisen proteinopatioissa.
Vaikka kasvit ilmentävät satoja polyQ-alueita sisältäviä proteiineja, näiden proteiinien aiheuttamaa patologiaa ei ole toistaiseksi raportoitu. Ihmisen HTT- ja ATXN3-proteiinien villityypissä on myös suhteellisen pitkät polyQ-toistot, kun taas Arabidopsis-proteomissa ei ole enempää kuin 24 polyQ-jaksoa. Mielenkiintoista on, että tietyt polyQ-proteiinit toimivat antureina ja integroivat sisäisiä ja ulkoisia vihjeitä, jotka mahdollistavat Arabidopsiksen sopeutumisen muuttuviin ympäristöihin. Yksi esimerkki on transkriptiotekijä ELF3, joka sisältää Q7-venymän, jonka avulla kasvi voi reagoida korkeisiin lämpötiloihin aggregoitumisensa kautta. 22 asteessa ELF3 pysyy liukoisena ja sitoutuu geeneihin, jotka estävät kukinnan. Yli 27 asteen lämpötiloissa ELF3 muodostaa aggregaatteja, jotka lievittävät transkription repressiota ja edistävät kukintaa. Siten stressiolosuhteissa ELF3 voi muodostaa aggregaatteja Arabidopsiksessa jopa suhteellisen lyhyellä Q7-motiivilla.
Koska Arabidopsis-proteiinin pisin polyQ-amplifikaatio on 24 toistoa (Q24), ryhmä ekspressoi ihmisen HTT-eksonia 1, joka sisälsi Q28:n ja Q69:n tutkiakseen, selviytyisikö kasvi polyQ-monistettujen proteiinien kanssa.
Normaaleissa olosuhteissa Q28 ja Q69 eivät johda aggregaattien muodostumiseen tai haitallisiin vaikutuksiin Arabidopsiksessa. Kuitenkin, kuten Arabidopsis ELF3 (Q7), Q28 ja Q69 aggregoituvat aggregaatteiksi lämpörasituksen alaisena. Ei-stressiolosuhteissa Arabidopsis estää tehokkaasti niiden aggregaatiota viemällä polyQ-monistettuja proteiineja kloroplasteihin ja hajottamalla niitä. Sitä vastoin kloroplastiproteiinin homeostaasin häiritseminen, joko farmakologisesti tai geneettisesti, laukaisee Q69:n sekä endogeenisten polyQ-proteiinien sytoplasman aggregaation. Ryhmä havaitsi, että Q28 ja Q69 olivat vuorovaikutuksessa erilaisten kloroplastiproteiinien, kuten SPP:n, kanssa. erityisesti SPP:n ektooppinen ilmentyminen vähensi polyQ-amplifioitujen proteiinien aggregaatiota sekä ihmissoluissa että sukkulamatomalleissa.
Nämä havainnot avaavat uusia mahdollisuuksia kehittää synteettisiä kasvipohjaisia proteiineja sairauksien hoitoon, jotka voivat olla hyödyllisiä polyQ-amplifikaatioon liittyvien proteopatioiden hoidossa ihmisillä.
