Новый белок передаёт ферменты как эстафетную палочку
Международная исследовательская группа идентифицировала новый белок, который специфически транспортирует ферменты в пероксисомы. Его механизм действия необычен: он работает как бегун в эстафете.
Пероксисомы — это крошечные везикулы, заполненные ферментами, присутствующие во всех клетках, особенно в клетках печени. Они участвуют в важных метаболических реакциях, включая расщепление жирных кислот и образование биомембран, например, миелиновой оболочки нервных волокон. Они также помогают детоксикации клеток, расщепляя вредную перекись водорода (H2O2).
Нарушение работы или отсутствие пероксисом приводит к серьёзным последствиям, как при заболеваниях спектра Цельвегера. Эти редкие наследственные нарушения ухудшают функции печени, почек, мозга и других органов. Пациенты с тяжёлой формой обычно живут всего несколько месяцев.
Хотя о пероксисомах известно много, ключевые вопросы об их функционировании остаются. Команда профессора Беттины Варшайд из JMU Вюрцбурга вместе с партнёрами из США и Португалии опубликовала новые данные в журнале Nature Cell Biology.
Белок действует как эстафетный бегун
Речь идёт о том, как пероксисомы импортируют определённые ферменты, необходимые для расщепления жирных кислот. За этот процесс отвечают специальные белки — пероксины (PEX).
«Мы идентифицировали новый пероксин, PEX39, который участвует в импорте ферментов через ранее неизвестный механизм», — говорит первый автор публикации Даниэль Вендсчек. Это открытие важно, так как за последние 20 лет не был описан ни один новый человеческий пероксин.
PEX39 работает как эстафетный бегун: он захватывает ферменты, переносит их как палочку к пероксисомам и передаёт следующему «бегуну» импортной цепи на мембране пероксисомы.
Первая подсказка из дрожжевых клеток
Строго говоря, белок PEX39 не был новым открытием. Его существование известно с момента расшифровки человеческого генома. Однако до сих пор никто не мог сказать, где в организме он находится и какую роль играет.
Команда Варшайд обнаружила этот белок, присутствующий в организме в крайне малых количествах, с помощью масс-спектрометрического анализа белковых комплексов из дрожжей.
«На основе этого анализа мы получили первое указание на его возможную роль в пероксисомах», — говорит Вендсчек. Доказательство пришло с использованием специально созданного дрожжевого мутанта, лишённого PEX39. Он очень плохо рос на олеиновой кислоте как источнике углерода — а в дрожжевых клетках олеиновая кислота метаболизируется исключительно в пероксисомах. Многие дрожжевые белки почти идентичны человеческим; исследования на человеческих клетках подтвердили важность PEX39 для импорта пероксисомальных ферментов.
В работе также участвовали профессор Ральф Дж. ДеБерардинис и доктор Уолтер У. Чен (США), а также профессор Жорже Азеведо и доктор Тони Родригес (Португалия).
Группа Варшайд продолжит исследовать PEX39. Результаты могут помочь лучше объяснить плохо изученные до сих пор паттерны заболеваний.
Сначала вюрцбургские исследователи сосредоточатся на детальном изучении нового механизма действия PEX39 на структурном уровне. «Хотя пероксисомы были открыты 70 лет назад, они всё ещё хранят много загадок, — говорит профессор JMU. — Наша цель — разгадать их с помощью новейших методов высокоразрешающей масс-спектрометрии и структурного анализа».