Переворот липидов для образования клеточных транспортных трубочек
Исследователи приблизились к пониманию молекулярных процессов, заставляющих части клеточных мембран превращаться в крошечные трубочки, которые могут транспортировать молекулы внутрь и из клеток.
Биологи из Университета Киото хотели выяснить, участвуют ли ферменты-"переворачиватели" из семейства P4-ATPase в индукции изменения формы клеточных мембран. Эти ферменты переворачивают специфические липиды между внутренним и внешним слоями мембраны. До сих пор не было ясно, играют ли они роль в изменении кривизны мембраны, потому что учёные не могли наблюдать их активность в сочетании с деформацией мембраны.
Исследователи разработали процесс, позволивший им это сделать. Они присоединили флуоресцентные молекулы к чувствительным к кривизне BAR-белкам, присутствующим в цитозоле, и наблюдали за их поведением.
Известно, что когда один из типов BAR-доменов, называемый N-BAR, рекрутируется к клеточной мембране, он проникает в липидный бислой клетки, вызывая образование небольшой внутренней кривизны. Белок чувствует это изменение кривизны, что приводит к рекрутированию большего количества N-BAR доменов, которые присоединяются друг к другу вдоль части мембраны, запуская её превращение в трубочку.
BAR и F-BAR домены, с другой стороны, этого не делают, если, как выяснили исследователи, в клетках не активирован специальный фермент-"переворачиватель" под названием ATP10A. ATP10A переворачивает липид фосфатидилхолин с внешнего на внутренний слой клеточной мембраны, вызывая небольшое изменение её кривизны. Когда ATP10A был активирован, BAR и F-BAR домены почувствовали изменение кривизны и связались с клеточной мембраной. Затем белки собрались, присоединились друг к другу вдоль мембраны и превратили эту часть во вдающуюся внутрь трубочку. Этого не происходило в клетках, где ATP10A был выключен.
"Усиленное изгибание плазматической мембраны внутрь в результате экспрессии ATP10A усиливает эндоцитоз", — объясняет Хе-Вон Шин из Высшей школы фармацевтических наук Университета Киото.
Эндоцитоз — это процесс, при котором часть клетки поглощает внешние молекулы для дальнейшей обработки.
"Плазматическая мембрана также динамически меняет форму во время миграции клеток, инвазии раковых клеток, деления клеток, поглощения питательных веществ, а также проникновения патогенов и вирусов в клетки", — объясняет Шин. — "Это исследование является первым доказательством того, что изменения в трансбилайерном липидном составе, индуцированные P4-ATPазами, могут деформировать биологические мембраны".
Исследование опубликовано в последнем выпуске журнала The EMBO Journal.