Белки ядерной поры могут сохраняться в течение всей жизни клетки

Клетки обладают высокой гибкостью благодаря постоянному обновлению почти всех своих компонентов. Однако исследование, опубликованное в журнале Cell, показывает, что некоторые части белкового комплекса ядерной поры (NPC), контролирующего транспорт веществ из ядра, избегают нормального цикла обновления и могут сохраняться на протяжении всей жизни клетки.

Внутри клеток существует система маркировки белков для последующей деградации. Например, в дрожжах средний период полураспада белка составляет около 90 минут, а у млекопитающих — 1–2 дня. ДНК — исключение благодаря механизмам репарации. Для белков таких механизмов восстановления на уровне последовательности не известно.

Метод измерения

Ученые применили метод импульсно-преследующего мечения (pulse-chase labeling). Новорожденных крыс кормили пищей, содержащей исключительно изотоп 15N (импульс). Через 6 недель их перевели на нормальную диету с 14N (преследование), а затем животных умерщвляли в течение последующего года. С помощью масс-спектрометрии в мозге были идентифицированы долгоживущие белки.

Результаты

Особенно впечатляющими оказались сроки жизни некоторых компонентов комплекса ядерной поры (NPC), который состоит из множества копий более 30 разновидностей нуклеопоринов (Nup). Два конкретных субкомплекса белков Nup, выполняющих каркасную функцию, оказались устойчивыми к деградации.

В отличие от других крупных комплексов (например, рибосом или протеасом), NPC не обновляется целиком. Вместо этого отдельные субкомплексы заменяются с определенной скоростью по мере синтеза новых копий. Было обнаружено, что 25% белков в определенном комплексе (Nup205) не заменялись в течение года. Вместе с белком гистоном H3.1 это делает их самыми долгоживущими внутриклеточными белками у млекопитающих.

Значение

Авторы предполагают, что полный разбор NPC может быть нецелесообразен для клетки, так как это может поставить под угрозу целостность ядерной оболочки и важные внутриядерные структуры, включая эпигенетические маркеры. Однако такие долгоживущие белки могут быть и источником уязвимости в протеоме, накапливая повреждения. Их идентификация важна для понимания процесса старения в постмитотических клетках.