Учёные заглянули в транспортную систему белков при помощи новых методов визуализации

Новое исследование клеточных биологов из Университета Джорджии анализирует транспортную систему, которая строит клеточные органеллы — реснички. Дефектные реснички напрямую связаны с рядом заболеваний, включая наследственные костные мальформации, слепоту, мужское бесплодие, болезни почек и ожирение. Понимание того, как строятся реснички, и возможность манипулировать их структурой могут лечь в основу будущих методов лечения.

Под руководством Карла Лектрека, доцента кафедры клеточной биологии, команда исследователей использовала микроскопию полного внутреннего отражения (Total Internal Reflection Fluorescence microscopy, TIRF), чтобы проанализировать движущиеся белковые частицы внутри ресничек Chlamydomonas reinhardtii — широко используемой одноклеточной модели для анализа ресничек. Результаты исследования были опубликованы в онлайн-версии журнала Current Biology 5 декабря.

В междисциплинарную команду вошли исследователи из Колледжа искусств и наук Франклина и Инженерного колледжа Университета Джорджии, Дартмутского колледжа и Университета Миннесоты.

«Поскольку реснички очень сложны, и для их построения требуется транспорт сотен различных белков, прямое доказательство на молекулярном уровне требует очень чувствительной техники визуализации», — сказал Лектрек.

В микроскопии TIRF отражённый лазерный свет генерирует затухающее поле, позволяющее визуализировать отдельные белки. «Это поле очень тонкое — от 30 до 300 нанометров в толщину, а толщина жгутика составляет около 200 нм, что примерно в 500 раз тоньше человеческого волоса. TIRF позволяет нам теперь точно видеть, что происходит внутри жгутиков живых клеток», — пояснил учёный.

Команда использовала эту технику, чтобы «загрузить» транспортный механизм строительства ресничек реальным белком и наблюдать за ним на протяжении всего процесса доставки и сборки в реснички.

«В клеточной биологии очень важно понять, как клетка определяет размер своих ресничек, и наши наблюдения за внутрижгутиковым транспортом и его грузами предполагают гораздо более сложный механизм, чем считалось ранее», — отметил Лектрек. — «Возможность непосредственно наблюдать, как собираются реснички и меняется их состав во время передачи сигналов, является важным результатом для нашей области. Поскольку дефекты длины ресничек и белкового транспорта связаны с болезнями, наши наблюдения имеют прямое биомедицинское значение».