Кальций оказался недостающим звеном в уборке мертвых клеток

Ученые обнаружили, что внеклеточный кальций опосредует активацию мембранного белка, который подает сигнал о гибели клетки.

Исследовательская группа под руководством ученых из Института наук об интегрированных клеточных материалах (iCeMS) Университета Киото (Япония) раскрыла механизмы, с помощью которых умирающие клетки активируют белок, запускающий сигнал "съешь меня" для иммунных клеток, чтобы те убрали клеточный "мусор". Результаты опубликованы в Nature Communications.

Этот белок называется Xkr4 — один из семейства белков Xkr, находящихся в клеточных мембранах. Xkr4 перемещает фосфолипид фосфатидилсерин из внутренней части клеточной мембраны, где он обычно находится, наружу. Перемещение фосфатидилсерина на внешнюю часть мембраны является сигналом о гибели клетки, который привлекает поглощающие "мусор" фагоциты.

Ранее исследователи обнаружили, что для того, чтобы действовать как скрамблаза для фосфатидилсерина, C-концевой цитоплазматический хвост Xkr4 сначала должен быть расщеплен, образовав димер с другим Xkr4 и открыв сайт связывания. Этот сайт связывания затем соединяется с другим белковым фрагментом, называемым XRCC4.

Однако связывания XRCC4 с Xkr4 в экспериментальных условиях недостаточно для активации Xkr4. Это указывало на то, что требуется еще один компонент.

Японская исследовательская группа обнаружила, что для активации Xkr4 необходимы ионы кальция. Положительно заряженные ионы кальция во внеклеточной среде связываются с тремя отрицательно заряженными аминокислотами на двух "спиралях" белка Xkr4. Это связывание переводит Xkr4 из промежуточного состояния в полностью активированное.

"Мы обнаружили, что внеклеточный кальций функционирует как молекулярный клей для трансмембранных спиралей Xkr4, активируя его", — пояснил биохимик iCeMS Дзюн Судзуки.

Удивительно то, что известно о вовлеченности внеклеточного кальция в регуляцию активности белков вне и внутри клеточной среды, но не в самой клеточной мембране. "Здесь, неожиданно, мы обнаружили, что внеклеточный кальций проникает в трансмембранные области белков, чтобы соединить две трансмембранные спирали", — сказал Судзуки.

Исследование также предполагает, что ионы кальция могут быть важны для активации других членов семейства белков Xkr, в частности Xkr8 и Xkr9, что может помочь прояснить механизмы функционирования этих и других белков-скрамблаз.

Следующим шагом для команды будет изучение функции Xkr4 в нервных клетках и исследование его роли в мозге.