Фермент искажает пространство, чтобы преодолеть клеточный скоростной лимит

Исследователи из Университета Джонса Хопкинса обнаружили, что ферменты ромбоиды — особые белки, разрезающие другие белки, — способны нарушать «клеточный скоростной лимит» при движении через клеточную мембрану. Они делают это, искажая своё окружение, что позволяет им быстро скользить от одного конца мембраны к другому.

Клеточная мембрана — это жировой слой, окружающий клетку. Почти треть наших генов кодирует белки, необходимые на этой границе, делая её очень переполненным местом, через которое трудно двигаться. Синиша Урбан, Ph.D., пометил отдельные ферменты ромбоиды химическими веществами, заставляющими их светиться, и обнаружил, что они движутся гораздо быстрее, чем должны были бы.

В 1970-х годах учёные установили, что скорость движения белков через клеточную мембрану подчиняется математическому уравнению, известному как вязкостный предел Саффмана–Дельбрюка. Оно учитывает размер и форму белка, а также толщину (вязкость) жидкости, через которую белок движется.

Отчёт в журнале Science показал, что вместо медленного перемещения ферменты ромбоиды быстро перемещались, двигаясь в два раза быстрее, чем предсказывает уравнение Саффмана–Дельбрюка.

При ближайшем рассмотрении команда Урбана обнаружила, что ромбоиды взаимодействуют с жирами мембраны и изменяют их форму при движении. Жиры становятся менее липкими, позволяя крупному белку проскальзывать.

Исследователи полагают, что ромбоиды развили эту способность, чтобы быстро сканировать мембрану в поисках мишеней для разрезания. Некоторые из этих мишеней должны быть быстро высвобождены из мембраны, чтобы передавать другим клеткам сигналы об изменении условий в реальном времени.

Ферменты ромбоиды обнаружены в клеточной мембране почти у всех форм жизни на Земле. Учёные изучают это суперсемейство ферментов как потенциальные мишени для лечения паразитарных инфекций, рака, воспалений и нейродегенерации.