Открытие «клеточных велокурьеров» проливает свет на распространение болезней
Ученые из Университета Уорика обнаружили ранее неизвестный компонент клеток, который доставляет белки подобно велокурьеру в плотном потоке. Это открытие может помочь понять механизмы, позволяющие клеткам распространяться при таких заболеваниях, как рак.
Новый тип везикул, названный внутриклеточными нановезикулами (INVs), — первый, открытый за последние двадцать лет, и самый маленький из известных. Открытие описано в статье, опубликованной 31 октября в Journal of Cell Biology, при поддержке финансирования от Medical Research Council.
Разные типы клеток в организме выполняют разные функции, на которые влияют белки на их поверхности. Их транспортировкой управляет мембранный трафик: он доставляет белки к поверхности после их производства и убирает их для деградации, когда они больше не нужны.
Везикулы — часть этого трафика, выполняющая различные, но строго контролируемые функции: захват, перемещение и отправку «груза». Внутри клетки очень тесно и многолюдно, что затрудняет транспортировку. Маленькая везикула лучше подходит для быстрой доставки белкового груза, подобно тому, как велокурьер быстрее маневрирует в пробке.
INVs, открытые учеными Warwick Medical School, имеют размер около 30 нанометров в диаметре. Более тридцати тысяч таких везикул можно выстроить в один миллиметр. Ранее самыми маленькими считались синаптические везикулы в нейронах (~40 нм), тогда как в типичной клетке человеческого тела везикулы обычно ближе к 80 нм.
«Мы думали, что идентифицировали все типы везикул в клетках. Оказывается, был еще один, и его пропустили из-за очень маленького размера», — говорит профессор Стивен Ройл.
Ученые случайно заметили крошечных «курьеров», пытаясь захватить белки внутри живых клеток. Вместо других белков, при захвате белка TPD54, они «выловили» INVs.
Из-за крайне малого размера команде пришлось использовать электронную микроскопию и Warwick Open Source Microscope (сверхразрешающий световой микроскоп, созданный в Университете Уорика). Даже с этим INVs находились на пределе визуализации.
После обнаружения нужно было подтвердить их функциональность. INVs должны не только переносить груз, но и иметь механизмы для передвижения, поиска цели и слияния с клеточной мембраной.
«Мы проверили INVs на наличие семейства белков Rab (более 60 в человеческих клетках). На этих везикулах много разных Rab-белков, каждый из которых указывает на разные компартменты клетки. Это значит, что они доставляют грузы в разные места и из них», — объясняет доктор Габриэль Ларок.
Открытие было сделано при исследовании белка TDP54 — одного из самых распространенных в наших клетках, но мало изученного. Он принадлежит к семейству белков, сверхэкспрессируемых при раке. Поскольку белки в мембране клетки участвуют в ее способности к миграции, команда теперь изучает, вовлечены ли TPD-белки в процесс распространения раковых опухолей на новые участки.
Результаты также будут полезны для биотехнологической индустрии, которая производит белки в клетках.
«Эти везикулы участвуют в транспортировке белков. Если вы производите, например, антитела в промышленных масштабах, они будут секретироваться через эти везикулы. Лучшее понимание процесса может улучшить и оптимизировать производство», — добавляет профессор Ройл.