Раскрыта внутренняя работа клеточного наномотора

Наши клетки производят тысячи белков, но более трети из них могут выполнять свою функцию только после миграции за пределы клетки. Хотя известно, что миграция белков происходит с помощью различных "наномоторов", которые выталкивают белки из клетки, об их точном механическом функционировании известно мало. Новое исследование Анастасиоса Эконому (KU Leuven) и его команды с новой ясностью раскрывает внутреннюю работу одного из таких наномоторов, называемого SecA.

Миграция белков — фундаментальная проблема в биологии и важна для жизни. Примеры мигрирующих белков включают инсулин (отсутствие которого приводит к диабету), антитела (необходимые для борьбы с инфекциями), мембранные каналы (важные для функции нейронов) и токсины (секретируемые патогенными микроорганизмами).

Мигрирующие белки содержат химические сигналы, называемые сигнальными пептидами. Эти пептиды действуют как почтовые адреса и направляют экспортируемые белки к мембране для транспорта наружу.

В предыдущем исследовании доктор Эконому в сотрудничестве с Бабисом Калодимосом (Университет Рутгерса) показал, как сигнальные пептиды связываются со специфическим клеточным рецептором на мембране, который затем соединяется с экспортным каналом, ведущим из клетки. Было также обнаружено, что этот рецептор действует как наномотор с двумя отдельными поршнеобразными механическими частями, которые каким-то образом выталкивают белки из клетки. Точный механизм этого процесса оставался загадкой. До сих пор.

В текущем исследовании, опубликованном в декабрьском номере Molecular Cell, Эконому и его команда показывают, как рецептор SecA движется, чтобы вытолкнуть белки из клетки: когда сигнальный пептид вступает в контакт, два поршня приходят в возбужденное состояние. Они позиционируются один против другого в серии определенных шагов и изменяют свою форму. Эта тонко оркестрованная серия движений открывает экспортный канал и захватывает экспортируемый белок внутри него. На последнем этапе две части диссоциируют, и оставшийся одиночный поршень выталкивает белок в циклах повторяющихся движений.

Это открытие добавляет важный элемент в головоломку использования миграции белков для улучшения здоровья. "В перспективе это открытие поможет нам сосредоточить усилия на поиске специфических антибиотиков против вредных бактериальных путей секреции белков", — говорит доктор Эконому. "Оно также предлагает возможность оптимизировать биотехнологическое производство человеческих биопрепаратов, используя микробные 'клеточные фабрики' для их секреции. Мы будем исследовать эти направления в будущем".