Новый белок TGNap1 связывает движение, биогенез и функцию транс-гольджевой сети в растительных клетках
Учёные из Университета штата Мичиган обнаружили новый белок TGNap1 (TGN associated protein 1), который находится в малоизученной органелле растительной клетки — транс-гольджевой сети (TGN).
TGN находится на пересечении путей, контролирующих транспорт молекул внутрь клетки (эндоцитоз) и из неё (экзоцитоз). TGN и её сеть вспомогательных белков необходимы для правильного метаболизма многих организмов, но их функция остаётся загадкой.
Известно, что TGN способствует накоплению растительной биомассы, что важно для производства биотоплива, пищи и кормов. У людей дефекты TGN вызывают нейродегенеративные заболевания и наследственные нервно-мышечные расстройства.
Новое исследование показывает, как белок TGNap1 поддерживает структуру и функцию TGN, а также помогает её движению через взаимодействие с микротрубочками, что влияет на биогенез органеллы. Работа опубликована в Nature Communications.
Мутантные растения с дефектами транспорта
Исследователь Лючиана Ренна из лаборатории доктора Федерики Брандицци идентифицировала TGNap1 у растения-мутанта с нарушенной секрецией.
«В отсутствие белка определённый подкласс TGN, по-видимому, плохо созревает на ранних стадиях формирования, — говорит Лючиана. — TGN становится больше и приобретает аномальную морфологию. В результате мы наблюдаем дефекты в одной из её функций — секреции. Груз, который должен доставляться за пределы клетки, частично задерживается в эндоплазматическом ретикулуме. Этот дефект секреции также приводит к деформации органеллы».
Мутантное растение также имеет дефекты эндоцитоза — процесса, позволяющего клеткам импортировать молекулы.
«Важно отметить, что TGNap1 нацелен только на этот конкретный подкласс TGN, — добавляет Лючиана. — Это подтверждает, что растительные клетки содержат разные типы TGN, где каждая субпопуляция может специализироваться на разных функциях. Но учёным сложно классифицировать и охарактеризовать эти субпопуляции».
Микротрубочки: новая модель движения органелл
N-концевой домен TGNap1 связывает его с TGN и с микротрубочками, которые подобны рельсам для движения органелл внутри клетки.
«Мы считаем, что микротрубочки позиционируют TGN в нужных местах, — объясняет Лючиана. — Белок соединяет оба компонента. Без него связь теряется, и движение нарушается. Мы полагаем, что это нарушение вызывает дефекты, которые мы наблюдали у нашего мутанта».
Движение, управляемое микротрубочками, — новое направление в науке о растениях. Ранее учёные склонялись к мысли, что движение зависит от другого компонента — актина.
В дальнейшем исследователи продолжат изучение белка. Лючиана отмечает, что дефекты транспорта в отсутствие TGNap1 были частичными. Это указывает на более сложную картину, включающую другие факторы, влияющие на TGN. Возможно, белок работает в специфических условиях развития.
«Мы рады, что нашли этот новый компонент, который связывает движение, биогенез и функцию TGN, — говорит Лючиана. — Мы показываем, что различные процессы, такие как мембранный транспорт, взаимодействие с цитоскелетом, архитектура и динамика мембран, взаимозависимы. Наша область науки обычно изучала каждый процесс изолированно».