Клетки используют импортный механизм и для экспорта

Исследование предполагает новый уровень регуляции клеточного экспорта молекулами, которые ранее считались предназначенными исключительно для процессов импорта.

В кипучей экономике клетки маленькие пузырьки, везикулы, служат контейнеровозами, перевозящими груз к клеточной мембране и от неё. Некоторые из этих везикул, пост-гольджиевские, экспортируют груз, произведённый клеточной белковой фабрикой. Долгое время учёные полагали, что обратную функцию — импорт жизненно важных питательных веществ и белков — выполняют другие, похожие везикулы в рамках независимого процесса. Новое исследование с использованием высокоточной микроскопии показывает, что процессы не так независимы: определённые молекулы управляют грузом, движущимся в обоих направлениях.

Джьоти Джайсвал и Санфорд Саймон из Рокфеллеровского университета изучили наиболее распространённую форму клеточного экспорта — конститутивный экзоцитоз, постоянную перевозку грузов, необходимых для жизнедеятельности всех эукариотических клеток. Считалось, что этот процесс завершается полным слиянием везикулы с мембраной и доставкой всего груза белков и липидов. Однако в статье, которая будет опубликована 26 июня в журнале Cell, исследователи показывают, что некоторые ключевые молекулы, регулирующие эндоцитоз (импорт), такие как клатрин, динамин и актин, также работают при экзоцитозе.

«Оглядываясь назад, это совершенно логично, — говорит Джайсвал. — Но сначала мы думали, что ошибаемся, потому что эти молекулы были определены как эндоцитарные». Саймон добавляет: «Как только мы отступили от догмы, мы увидели, что клетки используют эти молекулы как для импорта, так и для экспорта. Тогда всё встало на свои места».

Исследователи использовали специальную форму микроскопии (микроскопию полного внутреннего отражения флуоресценции), способную фокусироваться исключительно на узкой плоскости, где происходит слияние везикулы и мембраны.

Впервые Джайсвал смогла наблюдать отдельные пост-гольджиевские везикулы в момент доставки груза из их просвета и груза, находящегося в мембранной оболочке самой везикулы. Это выявило неожиданное поведение. Исследователи показали, что наиболее распространённый способ доставки — это так называемый обмен по принципу «поцелуй и беги», при котором везикула частично сливается с мембраной и доставляет лишь часть своего содержимого.

Затем они последовательно ингибировали три молекулы, известные своей ролью в изгибании мембраны при эндоцитозе — клатрин, динамин и актин. При отсутствии любой из этих молекул везикулы полностью сливались с мембраной и выгружали весь свой груз, что, как показали исследователи, является аномалией для экзоцитоза, а не правилом, как предполагалось ранее.

Вместе эксперименты демонстрируют, что клетки используют одни и те же молекулы для импорта и экспорта груза. «Они используют один и тот же механизм для обоих процессов, — говорит Джайсвал. — Это стирает грань между эндоцитозом и экзоцитозом. Возможно, нам следует просто называть это мембранным трафиком».

Исследователи пока не знают функцию этой регуляции экзоцитоза. Они изучают роль других молекул в этом процессе, чтобы лучше понять его регуляцию.