Белки, регулирующие клеточную мембрану, могут стать основой для новых методов лечения

Учёные из Института наук об интегрированных клеточно-материальных системах Университета Киото (WPI-iCeMS) выяснили новые детали о том, как клетки управляют распределением липидов в своей мембране. Эти липиды, известные как фосфолипиды, образуют двойной слой мембраны, регулируя вход и выход определённых молекул для поддержания стабильной внутренней среды.

Фосфолипиды обычно распределены по клеточной мембране неравномерно, причём одни типы остаются на внутренней стороне, а другие — на внешней. Однако клеткам необходимо быстро менять это распределение в ответ на внешние или внутренние сигналы. Процесс перемещения фосфолипидов с одной стороны мембраны на другую, известный как скрамблинг фосфолипидов, может выводить определённые фосфолипиды на внешнюю сторону клетки. Это важно для нескольких функций, включая свёртывание крови и удаление ненужных клеток.

Новое исследование, опубликованное в Nature Communications, идентифицировало белковые комплексы, играющие ключевую роль в этом процессе.

«Мы обнаружили, что когда кальций поступает в клетки, специфический белковый комплекс, включающий ионный канал Tmem63b и транспортер витамина B1 Slc19a2, запускает скрамблинг фосфолипидов», — объясняет профессор Джун Судзуки, руководивший исследованием.

Кальций служит сигналом, который может активировать различные клеточные процессы, такие как открытие ионных каналов и скрамблинг фосфолипидов, когда он попадает в клетку. «Когда Tmem63b удаляли, клетки теряли активность скрамблинга фосфолипидов, индуцированную кальцием», — говорит первый автор исследования Хан Ниу.

«И наоборот, определённые генетические мутации в гене Tmem63b, связанные с такими заболеваниями, как эпилепсия и анемия, приводят к непрерывной активации скрамблинга фосфолипидов даже без стимуляции кальцием».

Исследователи также обнаружили, что на этот процесс влияет Kcnn4 — калиевый канал, активируемый кальцием. Когда отсутствовал либо Slc19a2, либо Kcnn4, скрамблинг фосфолипидов снижался. Это показывает, что Tmem63b, Slc19a2 и Kcnn4 работают вместе, регулируя скрамблинг фосфолипидов.

Более ранние исследования Судзуки и коллег выявили другие белки, участвующие в скрамблинге фосфолипидов, но они не могли объяснить все случаи. Новое открытие показывает, что Tmem63b и Slc19a2 работают вместе как пара, связанная друг с другом, чтобы запустить этот процесс, тогда как другие белки работают как пары, состоящие из двух копий одного и того же белка.

Команда также обнаружила, что изменения в натяжении плазматической мембраны клетки могут способствовать активации комплекса Tmem63b/Slc19a2. Когда кальций входит в клетку, а ионы калия выходят через Kcnn4, это может вызвать сжатие клетки. Это сжатие может привести к изменениям в натяжении клеточной мембраны, облегчая активацию Tmem63b при увеличении внутриклеточного кальция. Этот механизм активации может объяснить, как нейроны и эритроциты адаптируются к изменениям окружающей среды через скрамблинг фосфолипидов.

Исследователи надеются, что их открытия приведут к новым методам лечения заболеваний, при которых нарушен скрамблинг фосфолипидов, включая эпилепсию и анемию.