Везикулярная протеомика выявляет новые белки-грузы и вспомогательные факторы клеточного транспорта

Исследовательская группа под руководством профессора Го Юсунга из Гонконгского университета науки и технологий (HKUST) изучает механизмы распознавания и загрузки белков-грузов в транспортные везикулы секреторного пути.

Команда успешно реконструировала упаковку нескольких связанных с болезнями белков-грузов в везикулы, что дало мощный инструмент для анализа механизмов загрузки. Они также разработали инновационную платформу, объединяющую реконструкцию везикул с электронной микроскопией и протеомикой, что позволяет систематически идентифицировать белковый состав и морфологические особенности везикул.

В сотрудничестве с группой профессора Яо Чжунпина из Гонконгского политехнического университета (PolyU) исследователи опубликовали результаты в Proceedings of the National Academy of Sciences. Работа интегрирует in vitro реконструкцию везикул с количественной масс-спектрометрией для систематической идентификации грузов, опосредуемых адапторными белковыми комплексами AP-1 и AP-4, а также ключевых цитозольных регуляторных факторов, участвующих в AP-4–опосредованном транспорте.

В секреторном пути trans-сеть Гольджи (TGN) служит центральным сортировочным узлом. Мутации в генах комплексов AP-1 и AP-4 связаны с человеческими заболеваниями: AP1S1 — с синдромом MEDNIK, AP1S2 — с X-сцепленной умственной отсталостью, а мутации в любой субъединице AP-4 приводят к «синдрому дефицита AP-4».

В этом исследовании команда провела анализы образования везикул с использованием AP1γ1 или AP4ε нокаутных клеток, выделила фракции везикул и выполнила протеомный анализ с помощью количественной масс-спектрометрии. Это позволило идентифицировать AP-1– и AP-4–зависимые белки-грузы, экспортируемые из TGN, а также ключевые цитозольные вспомогательные факторы, необходимые для AP-4–опосредованного транспорта.

Биохимическая валидация показала, что CAB45 является AP-1–зависимым грузом, а ATRAP (белок, ассоциированный с рецептором ангиотензина II типа 1) — AP-4–зависимым грузом. AP-4 распознаёт тирозин-содержащий мотив на цитозольном конце ATRAP для его загрузки в транспортные везикулы из аппарата Гольджи.

Исследование также выявило, что цитозольные белки WDR44 и PRRC1 играют критическую роль в AP-4–опосредованной сортировке грузов. При нокдауне WDR44 AP-4 груз ATG9A аномально накапливался в аппарате Гольджи. Нокаут PRRC1 вызывал задержку ATG9A в эндоплазматическом ретикулуме, нарушая клеточный аутофагий. Другой AP-4 груз, ATRAP, также накапливался в аппарате Гольджи в этих условиях.

«Эти результаты не только углубляют наше понимание функций AP-1 и AP-4 в секреторном трафике, но и предоставляют мощный методологический инструментарий для системного анализа механизмов работы специфических вспомогательных факторов», — сказал профессор Го.

Соответствующими авторами исследования являются профессор Го (HKUST) и профессор Яо (PolyU). Первым автором является доктор Пэн Цзыцин, постдокторант HKUST.