Открыт новый механизм секреции белков: клеточная мембрана действует как турникет

Исследователи из Великобритании обнаружили, что защитный слой клетки (мембрана) функционирует как турникет, позволяя белкам экспортироваться наружу, но предотвращая их возврат внутрь.

Белки, синтезированные внутри клетки, часто должны быть экспортированы для выполнения своих функций, например, для бактериальной адгезии, патогенеза и выведения антибиотиков. У человека аналогичный процесс отвечает за секрецию всех внеклеточных белков, таких как коллаген, антитела и инсулин.

Ученые из Бристольского и Лидского университетов изучили специализированный «транспортный мотор» Sec (от secretory), встроенный в мембрану. Sec распознает белки, предназначенные для экспорта, по молекулярному «адресному тегу» и проталкивает их через мембрану, используя энергию молекулы ATP.

Ключевое открытие: Ранее считалось, что Sec захватывает часть белка и проталкивает её через «ворота» в мембране, затем отпускает и повторяет цикл. Новое исследование показывает, что наибольшее движение происходит в самих «воротах» мембраны, которые открываются и закрываются. Это указывает на то, что Sec действует как турникет: белки могут свободно двигаться в одном направлении (наружу), но не могут вернуться обратно.

Методология: Для наблюдения за работой Sec в действии использовалась комбинация экспериментальных и вычислительных методов:

• Классические биохимические и биофизические технологии для изучения системы из миллиардов молекул (Бристоль).
• Масштабное компьютерное моделирование белкового комплекса (Бристоль).
• Методологии наблюдения за единичными молекулами, разработанные в Лидсе.

Значение: Новая модель решает важную проблему в области транспорта белков и может быть применима ко многим другим системам, транспортирующим белки и нуклеиновые кислоты внутри клетки.

Практическое применение: Это открытие используется в сотрудничестве с Dundee Drug Discovery Unit для разработки новых лекарств, которые избирательно блокируют бактериальную секрецию, не затрагивая человека. «Заклинивание» процесса секреции навредит бактериям и их стратегиям устойчивости к антибиотикам.

Исследование посвящено памяти покойного коллеги, профессора Стива Болдуина.