Как белки распределяются по конкретным транспортёрам

Фундаментальный клеточный механизм обеспечивает доставку белков в нужные места внутри клеток. За этот транспорт отвечают так называемые везикулы. Определение их состава до сих пор было сложной задачей, не в последнюю очередь из-за их короткого времени жизни. Комбинируя инновационные методы исследования, биохимики Гейдельбергского университета впервые смогли всесторонне проанализировать два типа этих транспортных везикул — COPI и COPII. Результаты исследования опубликованы в журнале Cell Reports.

Около трети всех белков, производимых в наших клетках, начинают свою жизнь в эндоплазматическом ретикулуме, который служит общей белковой фабрикой. Однако большинство белков нужны в других местах клетки, и их необходимо туда транспортировать. Чтобы избежать «пробок», клетки развили транспортные везикулы, действующие как система общественного транспорта: пассажиры — белковый груз — должны предъявить правильный билет, чтобы сесть в нужный автобус — конкретный тип везикулы — и оказаться в правильном пункте назначения.

Учёным уже десятилетиями известно, что мелкие везикулы, образующиеся на поверхности органелл, упаковывают специфические белки и транспортируют их в другие области клетки или к её поверхности. «Мутации в генах, участвующих в везикулярном транспорте, часто приводят к заболеваниям. Поэтому крайне важно понимать, какие белки транспортируются какими везикулами. К сожалению, транспортные везикулы имеют короткий срок жизни, их сложно очистить, а значит, и проанализировать», — говорит профессор д-р Феликс Виланд, руководивший исследованием в Биохимическом центре Гейдельбергского университета (BZH).

Исследователи объединили два подхода, чтобы впервые детально изучить состав везикул COPI и COPII. Процедура реконституции везикул позволила производить и очищать большое количество везикул. Они также использовали мечение стабильными изотопами аминокислот в клеточных культурах. Эта процедура — сокращённо SILAC — позволяет точно количественно определять содержание различных белков с помощью масс-спектрометрии.

«Возможность генерировать специфические типы везикул и анализировать их белковый состав позволила нам определить каталог белкового груза для везикул COPI и COPII. Один из ключевых выводов заключается в том, что подтипы COPII-везикул, по-видимому, специализируются на транспорте определённых типов белков», — подчёркивает д-р Франк Адольф, ведущий автор исследования. Исследователи надеются, что этот подход откроет путь к лучшему пониманию того, как мутации, влияющие на везикулярный транспорт, могут приводить к заболеваниям.