Структурная основа встраивания белков в мембрану эндоплазматического ретикулума

Мембранные белки, встроенные в клеточную оболочку, выполняют тысячи функций — от регуляции давления до работы нейронов. Более половины всех лекарств нацелены именно на них. Эти белки производятся внутри клетки и транспортируются в эндоплазматический ретикулум (ЭР), где встраиваются в мембрану с помощью сложного комплекса — ER membrane protein complex (EMC).

EMC — эволюционно древняя структура, присутствующая в эукариотических клетках от грибов до человека. Вирусы, включая, возможно, возбудителя COVID-19, используют его для сборки и транспорта собственных белков. Понимание работы EMC важно для фундаментальной биологии и поиска методов борьбы с болезнями.

Ученые из Калифорнийского технологического института впервые визуализировали структуру EMC с атомным разрешением с помощью крио-электронной микроскопии (cryo-EM). Исследование провела лаборатория Ребекки Вурхис, статья опубликована в журнале Science 21 мая.

Хотя EMC был открыт около 10 лет назад, только сейчас появились методы для детальной визуализации его структуры. «Решение структуры позволяет ответить на вопросы: как EMC встраивает белки в мембрану на молекулярном уровне? Как он взаимодействует с множеством разных белков? Что происходит при сбоях, ведущих к болезни?» — объясняет Вурхис.

Новая структурная модель показывает, как девять различных субъединиц EMC объединяются. Данные свидетельствуют, что комплекс не только направляет и встраивает белки, но и может помогать в их сворачивании и сборке, а также проводить контроль качества.

«EMC был очевидно важной, но недоступной вершиной. Видеть его во всей крае — это захватывающе. Данная структура — веха в биологии мембранных белков», — отмечает профессор Биль Клемонс, не участвовавший в исследовании.

Работа стала возможной благодаря крио-EM-центру Caltech и командной работе лаборатории Вурхис.