Флуоресцентная микроскопия показала, как живые клетки формируют везикулы для транспорта грузов

Клетки используют клатрин-опосредованный эндоцитоз для транспорта молекул (например, факторов роста) внутрь клетки. Белок клатрин собирается на внутренней стороне мембраны, деформируя её и образуя впячивание (клатрин-покрытую ямку), которое затем отшнуровывается в везикулу внутри клетки.

Существуют две конкурирующие модели формирования этих везикул:

• Модель постоянной кривизны: кривизна мембраны индуцируется одновременно с полимеризацией клатрина.
• Модель перехода от плоской к изогнутой структуре: сначала на мембране собирается плоская решётка клатрина, которая затем меняет конформацию.

Исследователи из Университета Алабамы в Бирмингеме и Университета Эмори применили метод STAR-микроскопии (Simultaneous Two-wavelength Axial Ratiometry), основанный на микроскопии полного внутреннего отражения (TIRF). Это позволило в реальном времени наблюдать за формированием клатрин-покрытых везикул в живых клетках в течение до 100 секунд.

Ключевые результаты исследования (Nature Communications):

• Подтверждена гибкая модель формирования везикул, включающая оба пути.
• Короткоживущие события (<20 секунд) формируются преимущественно по модели постоянной кривизны.
• Долгоживущие события (>20 секунд) чаще следуют модели перехода от плоской к изогнутой структуре.
• Анализ 1,948 событий в клетках почек обезьян показал три типа инициации кривизны: нуклеация, постоянная кривизна и плоский-к-изогнутому переход.
• Схожий диапазон событий был обнаружен в клетках эндотелия пупочной вены человека, что указывает на возможную универсальность гибкой модели.

«Наши результаты предоставляют экспериментальные доказательства в пользу гибкой модели эндоцитоза, где единая модель формирования кривизны не может охватить неоднородность его динамики», — заявила ведущий автор исследования Алекса Маттезес.

Исследование выявило ранее недооценённую неоднородность динамики клатрин-опосредованного эндоцитоза и предполагает, что разные типы клеток или грузы могут использовать эту гибкость.