Определён ключевой белок-шлюз для доставки АТФ в эндоплазматический ретикулум
Учёные выяснили, как основной энергетический "валютный" ресурс клетки, АТФ, транспортируется в эндоплазматический ретикулум (ЭР). Нарушение этого процесса может быть связано с такими заболеваниями, как диабет 2-го типа, рак и нейродегенеративные расстройства.
Исследование "Step-wise ATP translocation into the ER by human SLC35B1", опубликованное в Nature, подтверждает, что транспортный белок SLC35B1 является ключевым шлюзом для входа АТФ в ЭР.
Работа под руководством профессора биохимии Стокгольмского университета Дэвида Дрю (SciLifeLab) впервые даёт структурное и механистическое понимание того, как АТФ попадает в ЭР с помощью белка SLC35B1. ЭР — главный "порт отправки" клетки, который упаковывает белки и липиды, проверяет их качество и обеспечивает их транспорт внутри клетки. Для этих жизненно важных процессов требуется энергия в форме АТФ.
"Несмотря на десятилетия исследований функций ЭР, вопрос о том, как АТФ попадает внутрь ЭР, оставался неясным. Подтвердив роль SLC35B1 как транспортера и определив его структуру с помощью крио-электронной микроскопии, мы не только ответили на фундаментальный биологический вопрос, но и открыли новые возможности для терапевтического вмешательства", — говорит Дрю.
Перспективы для разработки лекарств
Результаты имеют широкое значение для здоровья человека. Нарушение активности ЭР связано с такими заболеваниями, как диабет 2-го типа, рак и нейродегенеративные расстройства, где центральную роль играют стресс ЭР и неправильное сворачивание белков. Теперь, когда доступна детальная молекулярная схема, SLC35B1 представляет собой многообещающую мишень для будущей разработки лекарств.
"Понимание того, как энергия доставляется в ЭР, даёт нам новые мощные способы борьбы с рядом заболеваний, возникающих из-за дисфункции ЭР. Модуляция активности SLC35B1 может стать новой стратегией восстановления баланса ЭР при болезненных состояниях", — говорит Дрю.
Крупномасштабный скрининг
Ранее SLC35B1 уже предлагался в качестве транспортера АТФ для ЭР, но не хватало биохимического и структурного подтверждения. Также существовали противоречивые данные о его функции.
В сотрудничестве с лабораторией Джулио Суперти-Фурга (CeMM, Австрия) был проведён крупномасштабный скрининг с нокаутом CRISPR/Cas9 всех транспортеров семейства SLC. Он показал, что SLC35B1 входит в пятёрку наиболее важных для роста клеток транспортеров, что согласуется с его предполагаемой функцией.
Увеличение размера белка
Команда Норимичи Номуры (Медицинская школа Киото, Япония) создала антитело против человеческого SLC35B1. Это было необходимо для увеличения размера белка, чтобы его можно было визуализировать с помощью крио-электронной микроскопии (крио-ЭМ).
Затем команда Дрю использовала платформу крио-ЭМ в SciLifeLab, чтобы визуализировать SLC35B1 в нескольких конформациях. Это позволило выяснить, как он распознаёт и транспортирует АТФ в просвет эндоплазматического ретикулума. Структурные данные также выявили критические аминокислотные остатки, участвующие в связывании и транспорте АТФ, что указывает на потенциальные сайты для терапевтического воздействия.
В настоящее время команда проводит скрининг малых молекул, модулирующих функцию SLC35B1, с целью разработки таргетных терапий для усиления или подавления транспорта АТФ по мере необходимости.