Новый метод показывает, как белки стабилизируют поверхность клетки

Для противодействия внешнему механическому стрессу и транспортировке веществ клетке необходимо регулировать окружающую её мембрану. Это происходит с помощью небольших впячиваний на поверхности клетки — кавеол. Для стабилизации мембраны клетки используют белок EHD2, который может переключаться между неактивной закрытой и активной открытой формами. Открытие, сделанное исследователями из Университета Умео и их коллегами, недавно опубликовано в журнале PNAS.

Кавеолы играют ключевую роль в адаптации клеток к окружающей среде. Отсутствие этих впячиваний связано с тяжёлыми заболеваниями, при которых разрушаются мышечные и жировые клетки или нарушается функция клеток кровеносных сосудов. В ходе совместной работы с использованием широкого спектра биофизических, биохимических и клеточно-биологических анализов исследователи определили механистический цикл белка EHD2 и то, как он регулирует динамику кавеол на клеточной мембране.

«То, что белок EHD2 помогает клеткам адаптироваться к окружающей среде, может иметь критическое значение для влияния кавеол на способность мышечных клеток к восстановлению или на поглощение и хранение веществ жировыми клетками», — говорит Ричард Лундмарк, исследователь кафедры интегративной медицинской биологии Университета Умео и автор-корреспондент статьи.

Открытие было сделано исследовательской группой Ричарда Лундмарка совместно с коллегами из Гётеборгского университета (Швеция), Фрайбургского университета и Университета Мартина Лютера в Галле-Виттенберге (Германия).

Исследователи показали, как молекула АТФ служит топливом, позволяя EHD2 связываться с клеточной мембраной и принимать открытое состояние, при котором части белка встраиваются в мембрану. Это положение позволяет белку формировать олигомеры, которые стабилизируют мембрану в фиксированном состоянии. Когда молекулы АТФ израсходованы, белок высвобождается из мембраны и переходит в неактивное закрытое состояние. Внутренние домены белка EHD2 удерживают его в этой ингибированной форме, когда он не контактирует с клеточной мембраной.

«Это исследование показывает, как описанный нами механистический цикл EHD2 играет ключевую роль в способности кавеол стабилизировать клеточные мембраны», — говорит Ричард Лундмарк.

В статье исследователи также описывают новый метод, основанный на поглощении и отражении инфракрасного света. В сочетании с продвинутым анализом этот метод можно использовать для изучения структур мембраносвязанных состояний белков, что трудно достичь другими техниками. С его помощью учёные смогли показать резкое конформационное изменение EHD2 при связывании с мембраной.