Растяжение аппарата Гольджи: связь между формой и функцией
Исследователи из Медицинской школы Калифорнийского университета в Сан-Диего предложили удивительно простое объяснение механизма и особенностей строения аппарата Гольджи — структуры, которая десятилетиями ставила в тупик учёных. Модель, разработанная учёными, предполагает, что необычная форма аппарата Гольджи является прямым следствием того, как он работает. Их исследование будет опубликовано 16 октября в журнале Cell.
Аппарат Гольджи служит центром обработки и экспорта белков, липидов и других крупных молекул к их конечным пунктам назначения вне клетки.
«Его основная функция — быть перевалочным пунктом для белкового трафика, направляющегося за пределы клетки», — пояснил ведущий исследователь Сет Дж. Филд, доцент медицины в Калифорнийском университете в Сан-Диего.
Аппарат Гольджи состоит из уплощённых мембранных стопок, называемых цистернами. Каждая цистерна представляет собой уплощённый диск, несущий ферменты для модификации белкового груза, проходящего через них.
Мембраны Гольджи, от дрожжей до клеток человека, зависят от особого типа липидной сигнальной молекулы — фосфатидилинозитол-4-фосфата, или PtdIns(4)P. Филд, получивший в 2008 году награду NIH New Innovator за изучение функции фосфоинозитидов, в ходе исследований обнаружил, как PtdIns(4)P способствует формированию структуры Гольджи.
С помощью протеомного скрининга липид-связывающих белков Филд и коллеги идентифицировали специфический белок Гольджи, GOLPH3, который связывается с PtdIns(4)P и с сократительным белком, похожим на мышечный, — MYO18A. Они обнаружили, что это тройное взаимодействие создаёт силу натяжения, необходимую для эффективного формирования трубочек и везикул, обеспечивающих транспорт веществ из клетки.
Их исследование предполагает, что ещё одним следствием этой силы натяжения является растяжение аппарата Гольджи в протяжённую ленту, наблюдаемую при флуоресцентной микроскопии, и в знакомую уплощённую форму, видимую в электронный микроскоп.
«Доктор Филд продемонстрировал выдающееся понимание происхождения структуры и процесса, которые десятилетиями ставили в тупик биологов», — отметил директор NIH Фрэнсис С. Коллинз. — Он показал, что взаимодействие трёх конкретных белков необходимо для функционирования аппарата Гольджи и, что примечательно, это же взаимодействие генерирует силу, которая формирует аппарат в уплощённые ленты, впервые наблюдаемые полвека назад».