Эндоцитоз оказался проще, чем предполагалось

Белок клатрин играет ключевую роль в эндоцитозе — процессе поглощения живыми клетками крупных молекул. Этот белок может формировать «клетки» (клетки-оболочки), в которые эти молекулы попадают. До недавнего времени детали этого процесса были не до конца понятны. С помощью компьютерного моделирования исследователи из Университета Твенте (Нидерланды) раскрыли секреты этого механизма. Оказалось, что традиционный взгляд на эндоцитоз был излишне сложным.

Клетки используют эндоцитоз для поглощения крупных молекул. Клеточная мембрана впячивается внутрь, образуя карман, который затем отщепляется, формируя везикулу (пузырёк) с целевой молекулой. Эта везикула транспортируется к нужному месту внутри клетки.

Давно известно, что клатрин играет ключевую роль в процессе «упаковки» захваченных молекул. Его функция — формировать «клетки» вокруг участка клеточной мембраны с целевой молекулой. Эти структуры похожи по строению на старые кожаные футбольные мячи и состоят только из пятиугольников и шестиугольников. Было известно, что комплексы клатрина в клетках образуют плоские, похожие на соты структуры, состоящие только из шестиугольников. Однако до недавнего времени было неясно, как комплексы клатрина переходят от одной структуры к другой. В результате практические аспекты процесса эндоцитоза также были плохо изучены. Самый важный вопрос: как пятиугольники внезапно появляются в структуре, состоящей только из шестиугольников? Учёные исследовали этот вопрос сорок лет.

Предыдущие гипотезы основывались на сложных механизмах с многочисленными промежуточными этапами. С помощью компьютерного моделирования исследователи из Университета Твенте показали, что механизм гораздо проще, чем предполагалось ранее. Исследование показало, что когда плоская структура начинает изгибаться, напряжения внутри решётки могут привести к отрыву небольшого сильно изогнутого фрагмента. Затем последовательно отдельные молекулы клатрина связываются с изогнутым фрагментом, пока белковая клетка не будет завершена. Эти выводы согласуются с предыдущими исследованиями, в которых на специальных электронно-микроскопических изображениях наблюдались отдельные изогнутые структуры. Однако предыдущие интерпретации этих изображений были неверными.

Исследование провели д-р Ваутер ден Оттер и проф. Вим Брилс из группы вычислительной биофизики Университета Твенте. Введя данные о свойствах клатрина в собственное программное обеспечение, они смоделировали процессы формирования белковых клеток. Их результаты скоро будут опубликованы в журнале Traffic, ведущем научном журнале в области молекулярного транспорта через мембраны. Как специалисты по статистической физике, исследователи гордятся тем, что их работа будет опубликована в биологическом журнале: «Это показывает, что наша работа для них актуальна».