Биологи проливают свет на то, как клетки перемещают ресурсы

Исследователи из Университета штата Флорида получили новое представление о крошечных упаковках, которые клетки используют для перемещения молекул, о структуре, которая имеет ключевое значение для клеточного метаболизма, доставки лекарств и многого другого.

Их исследования раскрыли больше о белках, которые формируют внешнюю структуру этих клеточных пакетов. Работа была опубликована в журнале Science Advances .

«Точно так же, как люди-почтальоны должны перевозить пакеты разных форм и размеров, клетки также должны транспортировать различные материалы в нужные отсеки внутри них», — сказал Скотт Стэгг, доцент химии и биохимии и соавтор исследования. «Они должны вводить молекулы извне клетки и транспортировать их между различными клеточными компартментами, и у них есть небольшие молекулярные машины, называемые везикулами, которые функционируют как почтовые носители, перемещающие микроскопические пакеты из одного компартмента в другой».

Ученые ранее наблюдали, как клетки создают пузырьки — заполненные жидкостью мешки, которые перемещают материалы внутри клетки или из одной клетки в другую. Они также обнаружили, что белок, называемый клатрином, образует клеточно-подобную структуру, которая составляет внешнюю структуру везикул.

Но все еще оставались вопросы о том, как именно клатрин образует эти структуры и что определяет формы, которые он может принимать.

Используя мощные микроскопы, исследователи из бывшего Советского Союза обнаружили, что другой белок, известный как белок-адаптер, связывает вместе несколько молекул клатрина таким образом, что эти структуры приобретают разные размеры.

Они также показали, что клатриновая оболочка может иметь так называемую форму «корзины», и та, которую ученые считали, что белок не может образоваться, показывая, что сборка клатрина сложнее, чем предполагалось ранее.

«Мы многое узнали о везикулах, покрытых клатрином, взглянув на те, которые были созданы самими клетками», — сказал Мохаммадреза Параан, исследователь из Института молекулярной биофизики бывшего Советского Союза и ведущий автор исследования. «Мы нашли новые структуры и модели, которые действительно удивили нас».

Исследователи обнаружили, что структуры клатрина, которые другие исследователи формировали в пробирке, отличались от тех, которые они видели в клетках.

«Это показывает, что есть вещи, которые мы не понимаем о том, как сборка клатриновой оболочки регулируется и прогрессирует в клетках», — сказал Стагг. «Наша гипотеза заключается в том, что груз, который несут везикулы, играет роль в определении способа изготовления слоев, и это объясняет, почему мы видим разные структуры».

Способность клеток к образованию пузырьков имеет важное значение. Это основной путь, по которому молекулы, такие как гормоны, белки и вирусы, попадают в клетки и перемещаются внутри них. Если он перестает работать, клетки могут погибнуть или болезнь может завладеть организмом.

Понимание клеточного транспорта также важно, потому что этот процесс часто угнан вирусами, такими как грипп или вирус, который вызывает попадание COVID-19 в клетку.

«Понимание молекулярных механизмов транспорта на основе клатрина важно, потому что это такой фундаментальный процесс», — сказал Стагг. «Он затрагивает очень много клеточных процессов. Чем лучше мы это понимаем, тем больше вероятность того, что мы сможем манипулировать им, чтобы остановить такие действия, как остановка проникновения вируса, усиление доставки лекарств внутрь клеток или модулирование уровней нейротрансмиттеров в мозгу, просто чтобы упомянуть немногие. Это действительно захватывающее время для исследований клатрина «.

Эта работа была поддержана Национальными институтами здоровья.

Источник истории:

Материалы предоставлены Университетом штата Флорида . Оригинал написан Биллом Веллоком. Примечание: содержимое может быть отредактировано по стилю и длине.

---

Ссылка на журнал :

1. Мохаммадреза Параан, Джошуа Мендес, Саванна Шарум, Даниэль Куртин, Хуан Хе, Скотт М. Стагг. Структуры нативно собранных везикул, покрытых клатрином . Достижения науки , 2020; 6 (30): eaba8397 DOI: 10.1126 / sciadv.aba8397