SNARE-белки создают не «трубы», а «умные клапаны» для межклеточной коммуникации
Исследователи из Университета Висконсин-Мэдисон опровергли устоявшуюся модель работы SNARE-белков, которые формируют «поры слияния» для прохождения веществ через клеточные мембраны. Работа опубликована 31 января 2018 года в Nature.
Новая модель: динамичные клапаны вместо статичных труб
Согласно учебникам, SNARE-белки, открытие которых было отмечено Нобелевской премией в 2013 году, формируют пору слияния по принципу «молнии» — раз и навсегда, создавая постоянно открытый канал («трубу»).
Новое исследование показывает, что поры ведут себя как динамичные «умные клапаны», способные открываться и закрываться тысячи раз в секунду. Их состояние зависит от количества молекул SNARE, участвующих в формировании поры:
- 3 SNARE-белка: пора в основном закрыта, но периодически «мерцает», открываясь.
- 5 SNARE-белков: пора в основном открыта, но кратковременно закрывается.
- 7 SNARE-белков: пора практически постоянно открыта.
Значение открытия
Поры слияния — фундаментальный механизм для всех организмов с клеточным ядром (от грибов до человека), эволюционировавший более миллиарда лет назад. Они обеспечивают:
- передачу сигналов между нейронами в синапсах мозга,
- выброс инсулина,
- проникновение вирусов в клетки.
Новая модель объясняет, как размер и динамика поры могут определять функцию клетки. Например, небольшая, «подтекающая» пора может высвобождать только малые молекулы (например, адреналин), в то время как большая открытая пора позволяет выделять более крупные пептидные гормоны.
Методология
Ключом к открытию стала новая экспериментальная установка, созданная постдоками лаборатории Чапмана. Она позволила впервые регистрировать открытие и закрытие единичной искусственной поры с временным разрешением менее тысячной доли секунды (ранее измерения занимали секунды).
Выводы и перспективы
- Поведение пор слияния оказалось гораздо более сложным и гибким, чем считалось.
- Это может быть новым принципом мембранного слияния, позволяющим тонко регулировать межклеточную коммуникацию.
- Результаты, подтвержденные и на SNARE-белках дрожжей, имеют широкие последствия для биологии, поскольку эти структуры универсальны.
«Биология придумала здесь что-то странное. Это более тонкий способ общения друг с другом», — заключает Эдвард Чепмен.