Открытие липид-сигнальных микродоменов в клетках
Важные сигнальные молекулы — фосфолипиды — активны по всей клетке в небольших компартментах, называемых конденсатами, а не функционируют в основном в клеточных мембранах, как считалось ранее. Это показало исследование учёных из Weill Cornell Medicine. Открытие открывает новое направление в клеточной биологии и может быть значимо для изучения нейродегенеративных заболеваний, таких как боковой амиотрофический склероз (БАС) и болезнь Альцгеймера.
Клеточные конденсаты, или биомолекулярные конденсаты, ведут себя как капли масла в воде. Они состоят из белков и часто молекул РНК, которые слабо объединяются, образуя в клетке отдельные глобулы. Эти глобулы формируют компартменты с химическими свойствами, отличными от окружающей водянистой внутренней среды клетки.
Конденсаты бывают разных видов. Их предполагаемые функции включают концентрирование совместно работающих белков для поддержки клеточных процессов и секвестрацию РНК при стрессе. Конденсаты также рассматриваются как потенциальные места образования патологических белковых агрегатов при нейродегенеративных расстройствах, включая БАС, болезни Альцгеймера, Паркинсона и Хантингтона.
В исследовании, опубликованном в Nature Chemical Biology, учёные обнаружили, что конденсаты часто содержат фосфолипиды наряду с известными белковыми и РНК-компонентами. Эти конденсаты часто содержат ферменты, действующие на фосфолипиды, что указывает на ранее упущенную роль конденсатов как центров фосфолипидной сигнализации. Учёные также выяснили, что могут манипулировать количеством и свойствами конденсатов, изменяя уровень фосфолипидов.
«Это фундаментальное научное открытие, показывающее основные места липидной сигнализации в клетках», — сказал старший автор работы доктор Сэми Джеффри.
В исследовании использовали лабораторные версии обычных конденсатов, окружённые стандартной клеточной смесью из сотен метаболитов. С помощью масс-спектрометрии учёные каталогизировали метаболиты, которые концентрировались внутри конденсатов.
Неожиданно оказалось, что конденсаты, образованные из разных белковых конгломератов, тем не менее притягивают схожие наборы метаболитов. Среди них выделялись жироподобные молекулы — липиды, особенно фосфолипиды.
«Обычно, если спросить учёных, где в клетках находятся фосфолипиды, они скажут: в клеточных мембранах. Но наше исследование показывает, что они также и в этих конденсатах», — отметил доктор Джейсон Дьюмели, первый автор работы.
Открытие помогает объяснить предыдущие исследования, обнаружившие загадочное присутствие в конденсатах ферментов, опосредующих фосфолипидную сигнализацию.
«Мы обнаружили, что, добавляя фосфолипиды, можем существенно изменить свойства одного из изученных конденсатов. Это предполагает возможность — которую мы сейчас исследуем — использования таких липидов для изменения конденсатов с целью предотвращения образования токсичных белковых агрегатов при нейродегенеративных расстройствах», — заключил доктор Дьюмели.