Новые строительные блоки клеточной коммуникации: Как невидимая "крышка" может управлять электрическими синапсами

Исследователи из Университета Гёте во Франкфурте, Института биофизики Макса Планка и Национального центра биологических наук в Бангалоре изучили структуру щелевых контактов (электрических синапсов) непосредственно в живой ткани нематоды Caenorhabditis elegans с помощью крио-электронной томографии (cryo-ET). Результаты опубликованы в Science Advances.

Метод и ключевое открытие

Метод cryo-ET позволил заморозить клетки в естественном состоянии и получить их трёхмерные изображения. Из тысяч снимков отдельных каналов была определена высокоразрешающая структура.

Каналы щелевых контактов нематоды, как и у человека, состоят из 12 субъединиц (по 6 от каждой клетки). Исследователи обнаружили, что не все каналы одинаковы: одни были широкими и открытыми, другие — узкими и, предположительно, закрытыми.

На некоторых каналах была обнаружена ранее неизвестная дополнительная структура: кольцеобразная "крышка", расположенная на внутренней стороне клетки и охватывающая отверстие канала.

Идентификация белка "крышки"

Совмещение экспериментальных данных с ИИ-программой, предсказывающей структуры белков, показало, что форму "крышки" лучше всего соответствует белок UNC-1. Компьютерное моделирование подтвердило, что кольцо UNC-1 может стабильно располагаться на канале, и оба белка взаимодействуют друг с другом.

Значение для медицины

UNC-1 принадлежит к семейству стоматин-подобных белков, которые также встречаются в организме человека (например, стоматин в эритроцитах и подоцин в почках). Мутации в этих белках у людей связаны с наследственными заболеваниями, такими как наследственный стоматоцитоз или стероид-резистентный нефротический синдром (SRNS).

"Структурное сходство этого семейства белков у разных видов поразительно... Наше открытие предполагает, что регуляция щелевых контактов или других каналов в клеточной мембране такими "крышками" может быть фундаментальным принципом клеточной коммуникации — от нематод до человека", — отмечает один из первых авторов работы Нилс Розенкранц.

Открытие ставит новые вопросы о механизме регуляции потока ионов и открывает перспективы для разработки терапевтических подходов при заболеваниях, связанных с нарушением межклеточной коммуникации.