Когда опасные токсины преподают фундаментальную биологию

Исследование, проведенное группой профессора Жизу ван дер Гут из Школы наук о жизни EPFL совместно с группой Джованни Д'Анджело, раскрыло, как патогены используют ключевой клеточный процесс для интоксикации клеток. Работа опубликована в Developmental Cell.

Изучение взаимодействия патогенов с клетками-хозяевами помогает понять фундаментальные биологические процессы, поскольку патогены эволюционировали, чтобы захватывать клеточные процессы хозяина.

Ключевое открытие: Взаимодействие между двумя ключевыми органеллами — эндоплазматическим ретикулумом (ER) и аппаратом Гольджи — необходимо для контроля над тем, какие липиды, в частности холестерин, находятся на клеточной мембране.

Метод: Ученые провели скрининг библиотеки из 1500 генов, участвующих в организации органелл и мембран клетки, чтобы выяснить, какие белки важны для проникновения токсина бактерии сибирской язвы (Bacillus anthracis) в клетку.

Механизм токсина: Токсин сибирской язвы состоит из трех субъединиц: защитного антигена (связывается с рецепторами клетки) и двух ферментативных субъединиц — летального фактора и фактора отека. После связывания защитный антиген расщепляется ферментом фурином и образует пору, через которую в клетку проникают токсичные факторы.

Неожиданная находка: Скрининг указал на два гена и их белки — TMED2 и TMED10, расположенные в контактных сайтах ER-Гольджи. Это было неожиданно, поскольку токсин действует снаружи клетки.

Фундаментальное открытие в биологии: Когда ученые снизили экспрессию генов TMED2 и TMED10, токсин сибирской язвы потерял способность образовывать поры. Дальнейший анализ показал, что эти два белка организуют крупные белковые суперкомплексы в местах контакта мембран ER и Гольджи. Эти комплексы отвечают за перенос холестерина между двумя органеллами.

Последствие: Если этот перенос не происходит, холестерин не попадает на клеточную мембрану, а вместо этого накапливается в липидных каплях. Это нарушает формирование функциональных нанодоменов на поверхности клетки.

Вывод авторов: "Изучение интоксикации сибирской язвой привело к открытию, что ремоделирование липидного состава на границе ER-Гольджи полностью контролирует образование функциональных мембранных нанодоменов на поверхности клетки".