Многоуровневая визуализация подтвердила роль белка в структуре и динамике нейронов

Исследователи из Медицинского колледжа Пенсильванского университета показали, что давно наблюдаемая белковая структура кофилактин (форма нитевидного белка актина, связанная с белками кофилином) является основным компонентом филоподий конусов роста нейронов — небольших динамичных «антенн» на концах растущих нейронов.

«Влияние кофилина на структуру актина и его физические свойства изучалось более 20 лет, но теперь мы можем уверенно утверждать, что это структурное изменение выполняет определенную биологическую функцию в клетке», — сказал Мэтт Свулиус, доцент кафедры биохимии и молекулярной биологии. — «Мы все еще пытаемся определить механистические детали его функции, но у нас есть веские доказательства того, что кофилактин регулирует гибкость исследующих филоподий».

Лаборатория Свулиуса изучает, как белки фаскин и кофилин совместно регулируют структуру и движение нейрональных филоподий.

Методы и результаты исследования:

• Используя флуоресцентную микроскопию, команда выявила распределение фаскина и кофилина вдоль филоподий. Фаскин накапливался на кончике выроста, а кофилин был более распространен у основания. Была обнаружена переходная зона в средней части филоподия, где присутствовала смесь обоих белков.
• С помощью крио-электронной томографии (современного метода трехмерной визуализации) ученые наблюдали филоподии в естественном состоянии с молекулярным разрешением. Они обнаружили, что актиновые филаменты в пучках могут переключаться между взаимодействиями с фаскином и кофилином, что приводит к изменению их спирального шага и порядка упаковки.
• Переходные зоны, где присутствовали оба типа филаментов, совпадали с областями искривления филоподий, то есть их способности к движению. Ученые предполагают, что это происходит, когда филаменты кофилактина проникают в область, сшитую фаскином, нарушают эти поперечные связи и, как следствие, увеличивают гибкость пучка.

Результаты были опубликованы в журнале Nature Communications 4 мая. В настоящее время команда работает над модуляцией генетической экспрессии фаскина и кофилина, чтобы лучше понять их вклад в структуру и движение нейрональных филоподий.