Мягкость белка определяет скорость его проникновения в ядро клетки

Исследователи из Института Фрэнсиса Крика и Королевского колледжа Лондона обнаружили, что скорость проникновения белков в клеточное ядро зависит от их механических свойств — жесткости или мягкости в определенных областях.

Белки должны попадать в ядро (контрольный центр клетки) и выходить из него для выполнения функций, например, для включения или выключения определенных генов. Они пересекают мембрану через канал на ее поверхности — ядерный поровый комплекс.

Ранее было известно, что на этот процесс влияют размер и состав белка. Новое исследование, опубликованное в Nature Physics (статья "Structural anisotropy results in mechano-directional transport of proteins across nuclear pores"), показало, что важны и механические свойства.

Отслеживая движение белков в отдельных клетках, ученые выяснили: у белков одинакового размера и аминокислотного состава скорость проникновения зависит от механической стабильности области рядом с ядерной локализационной последовательностью (специальной меткой для входа в ядро). Белки с мягким или гибким участком рядом с этой последовательностью попадали в ядро быстрее.

Исследователи создали «мягкий» тег, который можно добавить к жестким белкам рядом с локализационной последовательностью, чтобы облегчить их вход в ядро. Тег испытали на транскрипционном факторе MRTF (белок, включающий гены и помогающий клеткам перемещаться). С «мягким» тегом MRTF проникал в ядро значительно быстрее, что усиливало движение клеток.

Это открытие может стать полезным инструментом для:

• более быстрой доставки лекарств в ядро,
• усиления активности определенных генов с помощью мечения транскрипционных факторов.

Серхи Гарсия-Маньес, руководитель лаборатории: «Мы обнаружили фундаментальный механизм: механика белка контролирует его вход в ядро. Хотя мы изучали только ядерную пору, этот принцип может регулировать проникновение и в другие части клетки, например, в митохондрии или протеасомы».

Рафаэль Тапиа-Рохо, соавтор: «Наши выводы были неожиданными. Поразительно, как измерения на уровне единичной молекулы напрямую связаны с процессами на клеточном уровне».

Сейчас ученые исследуют, как в ходе эволюции транскрипционные факторы приобрели гибкие области, облегчающие вход в ядро.