Раскрыт механизм работы "предохранительного клапана" клеток, защищающего их от набухания

Ученые из Института Скриппса (TSRI) раскрыли механизм работы ключевого "предохранительного клапана" клеток — канала VRAC (volume-regulated anion channel). Этот канал предотвращает чрезмерное поглощение воды клеткой и её набухание. Его роль в здоровье клеток только начинают понимать; уже обнаружены возможные связи с повреждением мозга при инсульте, диабетом, иммунодефицитом и устойчивостью к лечению рака.

Исследование, опубликованное в журнале Cell 28 января 2016 года, показало, что VRAC — это сложная структура из пяти различных белковых субъединиц. Именно их конкретный набор определяет свойства канала. Также ученые установили, что функция "клапана" активируется не самим физическим набуханием клетки, а связанным с ним событием — снижением концентрации растворенных ионов из-за резкого притока воды.

Молекулярный состав канала

Ранее лаборатория Ардема Патапутяна и независимая группа из Германии обнаружили, что одной из субъединиц VRAC является белок LRRC8A (SWELL1), необходимый для работы канала. Однако было ясно, что существуют и другие субъединицы.

В новом исследовании команда, используя меченый белок LRRC8A, выделила полный комплекс VRAC из клеток. Измерения проводимости ионов в искусственных липидных мембранах показали неожиданно широкий диапазон значений.

Эксперименты с клеточными линиями, в которых удаляли гены других белков семейства LRRC8 (B, C, D, E), подтвердили, что VRAC — это разнообразное семейство ионных каналов. Каждый канал состоит примерно из шести белковых субъединиц. Обязательной является LRRC8A, а остальные представляют собой вариабельную смесь белков LRRC8B-E. Именно этот состав определяет свойства потока заряда как в искусственных мембранах, так и в набухших клетках.

Как канал чувствует набухание?

Ключевой загадкой оставался механизм, с помощью которого VRAC ощущает изменение объема клетки.

Исследования в упрощенной системе липидных бислоев показали, что канал не активируется растяжением мембраны. Однако он легко активировался при снижении обычной концентрации растворенных ионов.

Это логично, поскольку локальное снижение ионной силы — неизбежное следствие притока воды и набухания клетки.

Дальнейшие исследования будут направлены на определение точной физической структуры VRAC, влияния её вариаций на свойства канала, изучение различий VRAC в разных типах клеток и его роли в заболеваниях.