Ученые раскрыли, как венерина мухоловка захлопывается

Ученые из Scripps Research определили трехмерную структуру белка Flycatcher1, который может позволять венериной мухоловке захлопываться в ответ на прикосновение добычи. Структура Flycatcher1, опубликованная 14 февраля в Nature Communications, проливает свет на давние вопросы о чувствительности растения. Она также помогает понять, как работают похожие белки у других растений и бактерий, а также механочувствительные ионные каналы в организме человека.

"Изучение структуры и функции этих механочувствительных каналов дает нам более широкую основу для понимания того, как клетки и организмы реагируют на прикосновение и давление", — говорит соавтор работы, профессор Andrew Ward, Ph.D.

"Каждый новый изучаемый нами механочувствительный канал помогает понять, как эти белки чувствуют силу и переводят ее в действие", — добавляет соавтор Ardem Patapoutian, Ph.D., лауреат Нобелевской премии по физиологии и медицине за исследования механочувствительных каналов.

Как работают механочувствительные каналы

Эти каналы подобны туннелям в клеточных мембранах. При механическом воздействии они открываются, позволяя заряженным молекулам проходить через мембрану, что меняет поведение клетки. У людей такие каналы важны для осязания, слуха и многих внутренних процессов.

Структура белка Flycatcher1

Ранее ученые выделили три ионных канала венериной мухоловки, связанных с ее способностью захлопываться. Flycatcher1 привлек внимание, так как его генетическая последовательность похожа на семейство механочувствительных каналов MscS у бактерий.

Используя крио-электронную микроскопию, исследователи выяснили, что Flycatcher1 во многом похож на бактериальные белки MscS: семь одинаковых спиралей окружают центральный канал. Однако у него есть необычная "связующая" область (линкер), выступающая из каждой группы спиралей. Каждый линкер может находиться в положении "вверх" или "вниз", как переключатель. В изученной структуре шесть линкеров были опущены, а один — поднят.

Функция "переключателей"

Чтобы выяснить функцию линкеров, ученые изменили их структуру, нарушив положение "вверх". В результате канал Flycatcher1 перестал нормально реагировать на давление: он оставался открытым дольше обычного после прекращения воздействия.

"Этот мутационный эффект говорит о том, что конформация этих семи линкеров, вероятно, важна для работы канала", — отмечает соавтор Swetha Murthy, Ph.D.

Дальнейшие исследования

Теперь, когда молекулярная структура определена, команда планирует изучить функцию Flycatcher1, чтобы понять, как разные конформации влияют на его работу. Также предстоит выяснить, отвечает ли Flycatcher1 исключительно за захлопывание ловушки или другие предполагаемые каналы играют дополнительную роль.