Исследователи расшифровали альтернативный механизм внутриклеточного транспорта белков
Исследование, опубликованное на обложке журнала Traffic, описывает существующие альтернативные механизмы традиционной модели экспорта вновь синтезированных мембранных и секреторных белков из эндоплазматического ретикулума (ЭР). Работа выполнена международной группой под руководством профессора Педро Морала и Мертиксель Кутроны.
Исследование сосредоточено на механизмах мембранного транспорта и экспорта белков из ЭР и анализирует функциональную организацию раннего секреторного пути (граница ЭР–аппарат Гольджи). Секреторный путь координирует движение белков к плазматической мембране, во внеклеточную среду и другие мембранные компартменты клетки.
Интенсивный мембранный трафик внутри клетки
Согласно классической везикулярной гипотезе, перенос грузовых белков между органеллами секреторного пути опосредован транспортными везикулами. Их образование из мембран ЭР, согласно традиционному взгляду, исключительно опосредовано функцией мультибелкового комплекса COPII, что обеспечивает основной механизм экспорта.
Однако некоторые наблюдения предоставляют исключения из предсказаний классической модели, ставя под вопрос универсальную необходимость функции COPII для экспорта всех белков из ЭР. Эти исключения попадают в категорию «COPII-байпаса» — одного из нетрадиционных путей секреции белков. Изначально это явление наблюдали в мутантных штаммах дрожжей S. cerevisiae, а недавно — и в клетках млекопитающих, но регулирующие механизмы оставались неизвестны.
Альтернатива классической COPII-зависимой модели экспорта из ЭР
В данном исследовании авторы заблокировали функцию COPII (чтобы устранить канонический механизм экспорта), чтобы охарактеризовать нетрадиционные секреторные пути, связанные с COPII-байпасом.
Был использован инновационный подход: нокаут с помощью малых интерферирующих РНК (siRNA) генов Sar1A и Sar1B в клетках млекопитающих. GTPаза Sar1 играет ключевую роль, координируя сборку комплекса COPII на специфических участках мембраны ЭР. При деплеции двух этих млекопитающих форм Sar1 клетки теряют способность организовывать переходные элементы, координирующие классический перенос белков из ЭР в аппарат Гольджи.
Как заявляет Педро Морал, «эта инновационная методология предоставила одно из наиболее важных доказательств существования альтернативных механизмов классическому COPII-зависимому везикулярному биосинтетическому трафику в клетках млекопитающих».
Исследование раскрывает стратегию, которая может быть полезна для:
- Выявления общих регуляторов, вовлеченных в альтернативные транспортные механизмы.
- Характеристики функциональных и морфологических аспектов альтернативных путей.
- Определения потенциальных «пользователей» среди белков, синтезированных в ЭР.
Мертиксель Кутрона заключает, что «исследование также показывает новый уровень регуляции транспорта при ингибировании функции COPII через деплецию Sar1. Существование альтернативных маршрутов — а не единственного — для синтезированных в ЭР белков откроет новые линии исследований в клеточной биологии и в изучении определенных патологий, связанных с ретенцией белка в ЭР (например, муковисцидоза)».