Открытие белков, регулирующих межорганеллярную коммуникацию

Совместная исследовательская группа Корейского института исследований мозга (KBRI), Сеульского национального университета и Пхоханского университета науки и технологий обнаружила белки, участвующие в формировании митохондриально-ассоциированных мембран (MAMs) — клеточных сигнальных центров.

Разнообразные органеллы в живых клетках выполняют собственные функции и общаются друг с другом через мембранные сайты контакта. Белки, локализованные в MAMs — наиболее важных клеточных контактах между митохондриями и эндоплазматическим ретикулумом (ER) — участвуют в ключевых процессах, таких как метаболизм липидов и аутофагия.

Когда митохондрии и ER вступают в контакт, формируется MAM, облегчающий транспорт кальция. Избыточный транспорт кальция в митохондрии нарушает их функцию и ведет к развитию заболеваний. MAM привлек внимание после открытия его роли как клеточного сигнального хаба. Генетическая дегенерация была обнаружена в MAM у многих пациентов с дегенеративными невральными заболеваниями.

Исследовательская группа разработала новую технику Contact-ID для маркировки и анализа белков, локализованных в MAM, и с ее помощью идентифицировала 115 MAM-специфичных белков в живых человеческих клетках.

До сих пор для анализа структуры MAM-специфичных белков в основном использовался центрифужный метод, имевший недостатки: избыточный шум при расщеплении и низкая эффективность. Новая техника преодолевает эти проблемы.

Для наблюдения трехмерной структуры MAM внутри клеток также использовалась площадная 3D-растровая электронная микроскопия (SEM). В результате было обнаружено, что FKBP8 — белок внешней мембраны митохондрий (OMM) — способствует созданию MAM, соединяющих митохондрии и ER, и играет ключевую роль в транспорте кальция.

Исследование значимо тем, что обнаружило белки, способные регулировать увеличение содержания кальция в митохондриях — известную общую причину нейродегенеративных заболеваний. Ожидается, что оно станет новой вехой в разработке методов лечения болезней Альцгеймера, Паркинсона и других.

Доктор Мун Джи-ён, один из корреспондирующих авторов, и доктор Чон Мин-кё, соавтор из KBRI, отметили: "Заболевания возникают, когда межорганеллярная коммуникация нарушается или затрудняется. Нам удалось точнее идентифицировать MAM-специфичные белки, участвующие в этом процессе". Они добавили: "Мы провели совместное исследование функций FKBP8 среди идентифицированных белков. Наше последующее исследование будет направлено на его активность как ключевого фактора для отсрочки или предотвращения повреждения митохондрий".