Ученые предложили новый механизм деления клеточной мембраны
Исследование группы мембранной наномеханики Биофизического подразделения Университета Страны Басков (UPV/EHU) позволило охарактеризовать работу белка, ответственного за разделение клеточной мембраны. Результаты, опубликованные в журнале Science, дают новый взгляд на базовые механизмы клеточной жизни, такие как слияние и деление мембран. Кроме того, разработанная методология позволит диагностировать различные нервно-мышечные расстройства.
Для слияния или разделения мембран без потери защитной функции клетки используют специализированные белки. Один из них — динамин, ответственный за сужение и отделение (фиссию) шейки эндоцитарных везикул. Две ключевые характеристики динамина: способность собираться на мембранах с высокой кривизной и GTP-активность — способность использовать энергию, запасенную в молекулах гуанозинтрифосфата (GTP).
Ранее считалось, что динамин использует энергию GTP для сильного механического сжатия шейки везикулы, вызывая её разделение. Однако исследование под руководством профессора Вадима Фролова впервые позволило охарактеризовать действие динама на нанометровых масштабах с высоким временным разрешением.
Два этапа деления
Ученые выделили два этапа в процессе деления мембраны динамином:
- Механический этап: сужение шейки везикулы.
- Каталитический этап: динамин функционирует как каталитический центр, вставляя некоторые из своих доменов в мембрану.
Гидролиз GTP увеличивает внутреннюю гибкость молекулы динама, позволяя ей найти оптимальную форму на мембране для разделения. Эта оптимизация составляет суть «геометрического катализа» — нового взгляда на активность белков при ремоделировании мембран.
Перспективы для диагностики
Для исследования была разработана комбинированная методика, объединяющая флуоресцентную микроскопию и электрофизиологические измерения. Это позволяет измерять прохождение ионов внутри липидной нанотрубки с одновременным визуальным наблюдением.
По словам Фролова, эта техника откроет возможность изучать, как небольшие мутации в динамине приводят к различным заболеваниям человека, включая нервно-мышечные расстройства, и может быть использована для их диагностики.