Ученые раскрыли, как наномашина убирается внутри клетки
Клетки постоянно используют специальные "мусоропроводы" — аутофагосомы, которые захватывают изношенные белки, дефектные органеллы или патогены (вирусы и бактерии). Затем этот мусор передается в лизосому, где перерабатывается, давая клетке новые строительные блоки. Этот процесс, аутофагия (буквально "самопоедание"), критически важен для выживания при стрессе, голодании и защите от инфекций. Его нарушения связаны с нейродегенеративными заболеваниями, раком, расстройствами иммунной системы и ускоренным старением.
Как работает наномашина аутофагии
Исследователям из Института Макса Планка и университетов Дюссельдорфа и Гейдельберга впервые удалось воспроизвести в лаборатории все белковые компоненты процесса аутофагии и наблюдать сборку аутофагосом. Их работа опубликована в Molecular Cell.
- Производство белков: Стандартный метод с бактериями не сработал. Ученые добились успеха, используя клетки насекомых.
- Сборка суперкомплекса: Отдельные белковые комплексы самоорганизовались в инициирующий комплекс аутофагии — клеточную наномашину.
- Механизм работы: Комплекс создает контакт между эндоплазматическим ретикулумом и формирующейся аутофагосомой. Через этот контакт транспортируются липиды, которые встраиваются в растущую мембрану аутофагосомы, пока она не замкнется вокруг "мусора". Весь процесс от начала до слияния с лизосомой занимает менее 20 минут.
Молекулярный переключатель: белковая метаморфоза
Ученые обнаружили, что запуск и остановка этой наномашины регулируются не классическим молекулярным "включателем", а метаморфозой белков. Белки ATG13 и ATG101 способны принимать разные 3D-структуры, меняя свою способность связываться с другими компонентами машины.
"Эта белковая метаморфоза также дает отмашку для сборки инициирующего комплекса аутофагии в нужное время и в нужном месте", — объясняет Алекс Фезен.
Без такой структурной перестройки инициирующий комплекс не собирается.
Это открытие может помочь в разработке будущих лекарств для лечения заболеваний, связанных с нарушениями аутофагии.