Как организуются реснички: учёные раскрыли архитектурные секреты их компартментализации

Почти каждая клетка тела содержит микроскопические органеллы — реснички. Первичные реснички действуют как антенны, обнаруживая и передавая молекулярные сигналы из внешней среды клетки. Подвижные реснички работают согласованно, как вёсла лодки, либо перемещая клетку, либо регулируя поток жидкостей вокруг неё. Для правильного функционирования ресничек сотни составляющих их белков должны быть соответствующим образом разделены и компартментализированы. Как происходит этот процесс, в значительной степени неизвестно.

Исследователи из Berkeley Lab и UC San Francisco идентифицировали структуру в основании подвижных ресничек, которая, по-видимому, обладает всеми чертами, необходимыми для компартментализации. Они назвали её «системой компартментализации ресничек» (ciliary partitioning system). Эта структура в будущем может стать основной мишенью для терапии цилиопатий.

«Это первая идентификация, и уж точно первая изоляция физической структуры, которая может служить системой компартментализации для ресничек», — говорит Кен Даунинг, биофизик из Berkeley Lab.

Ресничка по сути представляет собой нить, состоящую из уникальной организации микротрубочек — аксонемы, — которая заключена в мембрану и закреплена в клетке органеллой «базальное тело». Используя электронную микроскопию и работая с Tetrahymena pyriformis (одноклеточным организмом, часто используемым в качестве модели для изучения ресничек), учёные обнаружили пластинчатую структуру у основания реснички. Она потенциально служит цитозольным «поровым комплексом реснички» (ciliary pore complex).

Ключевые особенности структуры:

• Комплекс имеет 9 пор, через которые проходят микротрубочки, образуя туннели для движения белков из цитоплазмы клетки в реснички.
• Обнаружен устойчивый к детергентам участок мембраны, хорошо подходящий для роли диффузионного барьера.
• Кольцевой комплекс соединяет поровый комплекс реснички с мембранным диффузионным барьером.

«Наш протеомный анализ показывает вовлечённость мембранного домена в везикулярный трафик, что позволяет предположить, что эта область играет активную роль в мембранном транспорте», — говорит Даунинг. — «Поровый комплекс реснички и кольцо вместе образуют полную перегородку, определяющую границу реснички».

Исследование опубликовано в журнале Current Biology под названием «Architectural Insights into a Ciliary Partition».