Внутриклеточные температурные датчики: белковый комплекс проявляет термочувствительную активность

Разница в один градус Цельсия может быть решающей. Команда исследователей под руководством Университета Осаки продемонстрировала регуляцию критически важного белкового комплекса, которая происходит только при физиологической температуре.

Для изучения функций белков исследователи обычно исследуют очищенные белки in vitro. Такие эксперименты, как правило, ограничены температурами ниже физиологической, чтобы предотвратить тепловое повреждение белков. Команда преодолела эту проблему, применив оптически контролируемый нагрев с помощью импульсного инфракрасного лазера. «С помощью этого метода белки можно нагревать до 40 градусов Цельсия без какого-либо повреждения, — говорит ведущий автор Хироаки Кубота, — что позволяет нам изучить, как белки действуют при своей физиологической температуре».

Исследователи применили этот метод нагрева для изучения актомиозинового комплекса. Генерация силы актомиозином, которая возникает в результате взаимодействия молекулярных моторов миозина с актиновыми филаментами, является ключевым процессом, определяющим подвижность и морфологию клеток. Было показано, что белок дреберин E ингибирует эти взаимодействия, но механизм его регуляции оставался неясным. Чтобы прояснить роль дреберина E, команда применила микроскопический нагрев к актомиозину в присутствии дреберина и наблюдала подвижность, создаваемую генерацией силы актомиозином, в диапазоне от комнатной до физиологической температуры.

Исследователи обнаружили, что ингибирование подвижности актомиозина дреберином E немедленно и обратимо устраняется во время нагрева, в зависимости от концентрации дреберина E. По мере роста температуры ингибирование подвижности актомиозина дреберином E снижается. Команда также выяснила, что снижение ингибирования вызвано не только диссоциацией дреберина E от актина. Вместо этого, связанный дреберин E кооперативно регулирует активность актомиозина, вероятно, изменяя структуру актина.

Интересно, что ниже физиологической температуры подвижность актомиозина демонстрирует постепенное снижение с увеличением концентрации дреберина E. Однако при 36,5–37,5 градусах Цельсия поведение меняется, и дреберин E проявляет пороговый («переключательный») тип ингибирования. Подвижность не зависит от концентрации дреберина E до достижения порога, после чего сразу же наступает ингибирование. Их результаты позволяют предположить, что пороговая концентрация схожа с ранее зарегистрированными физиологическими концентрациями дреберина E.

Эта температурно-зависимая регуляция дреберина E является значительной и имеет множество последствий для будущих исследований. «Эти результаты указывают на важность поддержания беременными млекопитающими соответствующей температуры тела для обеспечения точного развития эмбриона», — говорит старший автор Мадока Судзуки. Кроме того, точное понимание механизмов клеточных температурных сенсоров может позволить инновационно подойти к разработке искусственных наноразмерных температурных датчиков.

Статья «Microscopic temperature control reveals cooperative regulation of actin–myosin interaction by drebrin E» была опубликована в Nano Letters.