Как клетки экспортируют и встраивают белки в мембрану

Учёные из Европейской лаборатории молекулярной биологии (EMBL) в Гренобле (Франция) впервые определили структуру комплекса рибосомы с белком, участвующего в переносе новосинтезированных белков из клетки. Их работа, опубликованная в Nature Structural and Molecular Biology, может углубить понимание таких заболеваний, как муковисцидоз и некоторые формы болезни Паркинсона, при которых неправильный транспорт белков приводит к их вредному накоплению внутри клеток.

У большинства организмов белки, предназначенные для пересечения или встраивания в мембрану, содержат полипептидную последовательность, распознаваемую во время трансляции таргетинг-фактором, известным как сигнал-распознающая частица (SRP). SRP связывается с рибосомой, синтезирующей полипептид, а затем также связывается с рецептором SRP, расположенным рядом с аппаратом, переносящим белки через мембрану и из клетки. Учёные EMBL впервые получили структурное изображение этого важного шага.

«Рецептор SRP действует как переключатель между связыванием груза и его высвобождением, — говорит руководитель исследования Кристиане Шаффитцель. — Теперь мы впервые увидели, как может происходить высвобождение на молекулярном уровне».

Чтобы зафиксировать этот этап «передачи», учёным пришлось преодолеть проблему: связь между SRP и его рецептором обычно транзиторна и химически нестабильна. Они сконструировали рецептор SRP так, чтобы он связывался с SRP более стабильно, затем добавили рибосомы и наблюдали за полученными комплексами с помощью крио-электронной микроскопии (крио-ЭМ).

Крио-ЭМ может проводиться в условиях, близких к физиологическим, что даёт картину, максимально похожую на происходящее в живых клетках. Эти данные затем можно комбинировать с результатами кристаллографии высокого разрешения и биохимических исследований — это гибридный подход, который учёные EMBL планируют использовать для отслеживания пути белка от начала до конца.