Учёные расшифровали структуру молекулярного комплекса, доставляющего ферменты детоксикации в клетках

Международная группа исследователей из Фрайбургского, Бохумского и Мюнстерского университетов изучила молекулярный комплекс, который переносит ферменты в пероксисомы — органеллы, ответственные за детоксикацию клетки. Учёным удалось с высокой точностью определить структуру этого комплекса и получить представление о механизмах его работы. Результаты опубликованы в Proceedings of the National Academy of Sciences.

Пероксисомы — это мембранные пузырьки, присутствующие в каждой клетке. Они содержат арсенал ферментов, расщепляющих вредные вещества. При этом образуется токсичная перекись водорода (H₂O₂), которая немедленно нейтрализуется внутри органеллы. Дефекты пероксисом или их ферментов приводят к тяжёлым, часто смертельным заболеваниям.

Ферменты для пероксисом синтезируются за их пределами и имеют специфические сигнальные последовательности. Их распознают и связывают импортные рецепторы в цитоплазме. Затем рецепторы передаются докинг-комплексу на мембране пероксисомы, который направляет ферменты к транспортным порам. Ранее было показано, что ферменты с разными сигналами транспортируются разными порами, но детали процесса были неизвестны.

Ключевой прорыв — определение архитектуры докинг-комплекса с почти атомарным разрешением. Основные компоненты комплекса — белки Pex14p и Pex17p.

Структура и механизм работы комплекса

• Тобиас Хансен выделил высокоочищенный комплекс этих белков.
• С помощью крио-электронной микроскопии и томографии Паскаль Лилль определил, что комплекс имеет стержневидную структуру из параллельно расположенных вытянутых нитей.
• Даниэль Вендсчек с помощью нативной масс-спектрометрии и химического сшивания установил, что комплекс состоит из трёх копий белка Pex14p и одной копии Pex17p.

Исследование показало, что три белка Pex14p имеют гибкие участки, которые выступают в цитоплазму, подобно щупальцам. Учёные предполагают, что эти «щупальца» служат для «поимки» как можно большего количества загруженных рецепторов.

«Этот комплекс необходим для функционирования пероксисом, — говорит Христос Гацогианнис. — Наша первая картина его структуры и модель механизма действия формируют важную основу для дальнейших исследований и могут способствовать лучшему пониманию пероксисомных болезней».