Белки поднимают якорь

Исследователи из Рурского университета в Бохуме (RUB) и Института молекулярной физиологии Общества Макса Планка в Дортмунде впервые успешно воспроизвели процесс рециклинга белков, регулирующих клеточный транспорт, в биофизическом эксперименте. Они детально проследили, как ключевой белок-переключатель Rab извлекается из липидной мембраны.

Команда под руководством PD д-ра Карстена Кёттинга, проф. д-ра Клауса Герверта (кафедра биофизики, RUB) и проф. д-ра Роджера С. Гуди (Институт молекулярной физиологии Общества Макса Планка, Дортмунд) опубликовала спектроскопические и динамические данные в Online Early Edition журнала PNAS.

От раствора к мембране

Rab GTPазы (также называемые белками Rab) контролируют транспорт между различными компартментами клетки. Они действуют как переключатели: во «включенном» состоянии связана высокоэнергетическая молекула GTP, в «выключенном» — менее энергетическая GDP. Белок Rab не просто плавает в клетке с грузом, а закреплен в мембране с помощью липидных якорей. После завершения транспорта Rab извлекается из мембраны и рециклируется. Этот процесс ранее никогда не моделировался в биофизическом эксперименте.

Команде из Бохума и Дортмунда удалось в больших количествах получить белок Rab с мембранным якорем в активной форме, связать его с искусственной липидной мембраной и исследовать процесс извлечения этого белка-переключателя из мембраны с помощью спектрометра.

Схватить и сильно потянуть

Для этого биофизики использовали метод ATR-инфракрасной спектроскопии, позволяющий визуализировать процессы на поверхностях, таких как липидные мембраны. Особое внимание они уделили белку GDI, который связывает белок Rab и его липидный якорь. Вопрос заключался в том, спонтанно ли Rab диссоциирует с мембраны и захватывается GDI или же GDI играет активную роль в процессе рециклинга Rab.

С помощью ATR-спектроскопии команда впервые смогла различить эти два процесса и продемонстрировать активную роль белка GDI. «Мы наблюдали, что GDI приближается к мембране и захватывает белок Rab прямо на месте, — объясняет Константин Гаврилюк. — Таким образом, Rab извлекается из мембраны GDI гораздо быстрее, чем он диссоциировал бы в ином случае».

Legionella влияют на клеточные транспортные процессы

Rab GTPазы и их белки-партнеры влияют на некоторые заболевания, например, на некоторые формы умственной отсталости и болезнь легионеров. Возбудитель болезни легионеров, легионелла, атакует белки Rab и химически модифицирует их, влияя на клеточные транспортные процессы, что позволяет ей размножаться в человеческих клетках.

Эксперименты показали, что химическая модификация, вызванная легионеллой, ингибирует процесс извлечения Rab из мембраны белком GDI. «Теперь мы лучше понимаем, где именно легионеллы атакуют клетки и каковы последствия этого», — говорит Карстен Кёттинг.