Правильное место, правильное время: клеточные транспортные компартменты
Белки — это механизмы, выполняющие почти все задачи в каждой клетке живого организма. Инструкции по сборке каждого белка записаны в ДНК клетки. Однако после сборки белки должны быть доставлены в нужное место для выполнения своих функций. Новое исследование группы учёных под руководством Мюневвер Акcой и Артура Гроссмана из Института Карнеги описывает потенциально новый путь для нацеливания вновь синтезированных белков в правильное место. Их работа опубликована в журнале The Plant Cell.
Открытие команды касается клеточной органеллы, называемой ацидокалъцисома. Это компартмент, который изолирует потенциально вредные или разрушительные соединения от остальной части клетки и также участвует в обновлении клеточных компонентов (аналогично лизосомам у животных). Они богаты фосфатсодержащими молекулами, и команда отметила, что их уровень резко возрастает, когда клетки одноклеточной зелёной водоросли Chlamydomonas лишены серы. Они обнаружили, что ацидокалъцисомы, что удивительно, также участвуют в нацеливании белков в пространство клетки между её мембраной и клеточной стенкой.
Работая с Chlamydomonas, команда, в которую также входил Вирулда Путакам из Карнеги, изучала реакции организма на дефицит питательных веществ. Они обнаружили, что мутантные клетки, лишённые способности формировать эти ацидокалъцисомы, также не могли адекватно справляться с недостатком серы и азота.
У этих мутантов, по-видимому, происходит следующее: белки, специализирующиеся на помощи клетке выжить при дефиците серы или азота, не доставляются в пространство между мембраной и клеточной стенкой, где они необходимы. Из-за этого посылается сигнал обратной связи, чтобы остановить синтез этих белков (и матричной РНК, которая их кодирует), и весь ответ на дефицит питательных веществ срывается.
«Наши результаты указывают на новый способ нацеливания белков туда, где они нужны для функционирования, и показывают, что это нацеливание также связано с контрольными точками, которые могут регулировать транскрипцию генов», — сказал Гроссман.
Эти выводы перекликаются с новой работой Сабихи Мерчант из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (UCLA), с которой лаборатория Гроссмана будет сотрудничать для изучения взаимосвязи их открытий.
Команда Мерчант использовала комбинацию различных спектроскопических методов для визуализации компартмента, запасающего металлы, в Chlamydomonas, который может быть схожим или родственным тому, что изучал Гроссман. Исследуемый Мерчант компартмент специализируется на хранении меди и её высвобождении, когда она необходима для сборки определённых белков. Их работа опубликована в Nature Chemical Biology.
«Мы задаёмся вопросом, существуют ли в одной клетке разные типы ацидокалъцисом или вакуолей, каждый из которых содержит разные количества отдельных металлов», — сказала Мерчант. — «Мы с нетерпением ждём совместной работы по изучению новых возможностей в понимании метаболизма минеральных питательных веществ, открытых нашими двумя статьями, которые подчёркивают взаимодействие между множеством путей для поддержания нормальной клеточной функции».