Новое понимание регуляции мембранного транспорта белком слияния ЭПР

Профессор Ху Цзюньцзе из Института биофизики Китайской академии наук и его коллеги сообщили, что участвующий в слиянии эндоплазматического ретикулума (ЭПР) белок атластин (ATL) регулирует подвижность грузов и формирование COPII-комплексов. Их открытие, опубликованное в PNAS 25 июня, дает важное представление о физиологической роли тубулярной сети ЭПР.

В эукариотических клетках ЭПР образует сложную сеть из непрерывных ламелл и трубочек. Форму трубочек определяют интегральные мембранные белки ретикулоны и REEP, которые затем соединяются в тройные соединения с помощью GTPазы, похожей на динамин, — атластина.

Удаление или мутация ATL в клетках млекопитающих приводит к образованию длинных неразветвленных трубочек ЭПР, что указывает на отсутствие слияния между ними. Мутация человеческого гена ATL1 связана с наследственной спастической параплегией. Предыдущая работа профессора Ху показала, что ATL и его гомологи опосредуют слияние ЭПР, особенно тубулярной сети, но конкретные физиологические функции этих сетей оставались неясными.

После сворачивания и модификации белки-грузы покидают ЭПР в COPII-покрытых везикулах. Исследователи обнаружили, что в клетках с удаленным ATL формирование COPII-комплексов на периферии клетки резко сократилось, а экспорт из ЭПР стал дефектным.

Инициация сайтов выхода из ЭПР не пострадала, но многие из этих сайтов не смогли рекрутировать субъединицы COPII. Последующий анализ высвобождения везикул in vitro показал, что эффективность упаковки груза в COPII-везикулы была значительно снижена в клетках, лишенных ATL.

Дальнейшие исследования выявили, что в отсутствие ATL груз был менее подвижен в ЭПР. Интересно, что подвижность груза и формирование COPII удалось восстановить с помощью мутантного белка ATL R77A, который способен сближать (тетерить), но не сращивать трубочки ЭПР.

Эти данные позволяют предположить, что опосредованное ATL сближение мембран играет критическую роль в поддержании необходимой подвижности содержимого ЭПР для эффективной упаковки белков-грузов в COPII-везикулы. Показано, что натяжение мембраны влияет на подвижность её компонентов. Активность ATL, особенно в сближении мембран, может способствовать регуляции мембранного натяжения в ЭПР.