Структура и функция нового лизосомного транспортера раскрыта
Исследователи раскрыли структуру и функцию ранее неизвестного лизосомного транспортера. Группы Кристиана Лёва (CSSB, EMBL Hamburg), Маркуса Дамме (Кильский университет имени Кристиана Альбрехта) и Бруно Гасье (CNRS и Университет Париж Сите) опубликовали свои результаты в Nature Cell Biology.
Лизосомы — это органеллы, которые функционируют как система утилизации и переработки отходов внутри клетки. Они расщепляют более крупные макромолекулы, такие как белки и липиды, на более мелкие соединения, такие как аминокислоты, моносахариды или жирные кислоты. Эти метаболиты затем транспортируются в цитоплазму клетки.
Группа Дамме стремится выяснить функцию специфических белков на мембране лизосомы.
«Несколько лет назад мы заметили, что Гликозилированный Лизосомный Мембранный Белок (GLMP) прочно связывается с сиротским транспортером под названием Major Facilitator Superfamily Domain Containing 1 (MFSD1)», — отметил Маркус Дамме. Как указывает термин «сиротский транспортер», функция и субстрат MFSD1 были неизвестны.
Чтобы помочь раскрыть функцию MFSD1, Дамме обратился к группе Лёва в Центре структурной системной биологии (CSSB) и EMBL Hamburg. Исследования группы Лёва сосредоточены на понимании пептидных транспортеров, известных как POTs.
«MFSD1 меня заинтриговал, и я хотел помочь выяснить его роль в лизосоме, — объяснил Лёв. — Я также был уверен, что различные технологии и методологии, доступные нам в CSSB, будут необходимы для решения этой загадки».
Используя комбинацию методов, включая флуоресцентную спектроскопию и дифференциальную сканирующую флуориметрию (nanoDSF), исследователи обнаружили, что MFSD1 не только связывает, но и транспортирует дипептиды — пептиды, состоящие всего из двух аминокислот. Затем они смогли показать, как комплекс MFSD1/GLMP связывается с дипептидами.
«Нам удалось определить структуру комплекса в конформации, открытой наружу, — объяснила Катарина Юнгникель, одна из первых авторов статьи. — Мы также увидели плотность дипептида в сайте связывания. Вместе с молекулярно-динамическим моделированием мы подтвердили, что связывание дипептида в основном обеспечивается координацией его N- и C-концов».
Группа Гасье провела ряд экспериментов, которые позволили исследователям обнаружить механизм, используемый MFSD1 для транспорта дипептидов.
«Мы обнаружили, что MFSD1 является пассивным унипортером, который транспортирует дипептиды только по собственному градиенту, — заявил Бруно Гасье. — Это позволило нам разработать новый анализ, который показал, что MFSD1 транспортирует гораздо более широкий спектр дипептидов, чем предполагалось изначально».
Полученные данные указывают на то, что MFSD1 обеспечивает альтернативный путь снабжения аминокислотами для биосинтетических путей, когда другие лизосомные экспортеры аминокислот перегружены.
«Это было удивительное совместное усилие, объединившее лаборатории с разным опытом, движимые необходимостью ответить на биологические вопросы, — отметил Лёв. — Я с нетерпением жду возможности узнать больше о MFSD1 и его общей роли в восприятии питания».