Исследователи обнаружили везикулу, происходящую из аппарата Гольджи, которая регулирует деление эндосом
Эндосомы обладают высокой динамической подвижностью и часто подвергаются делению и слиянию, координируя эндоцитарный транспорт. Деление эндосом связано с сортировкой груза. После интернализации грузы могут разделяться в различные домены для их последующей доставки: либо в лизосомы для деградации, либо к плазматической мембране или trans-сети Гольджи (TGN) для рециклинга.
До сих пор центральным регулятором, определяющим место и время деления эндосом, считалась сеть эндоплазматического ретикулума (ЭР). Однако оставалось неизвестным, участвуют ли в этом процессе другие органеллы и как.
В исследовании, опубликованном в Nature Cell Biology, группа профессора Ли Дуна из Института биофизики Китайской академии наук в сотрудничестве с исследователями из Университета Цинхуа сообщила о новой функции компартмента SEC14L2, происходящего из аппарата Гольджи, в регуляции деления эндосом, ассоциированного с ЭР. Работа показала, что скоординированное взаимодействие различных внутриклеточных мембранных систем критически важно для точного выполнения биологических функций.
Исследователи охарактеризовали компартмент SEC14L2 — везикулу, происходящую из аппарата Гольджи, — с помощью комбинации сверхразрешающей визуализации живых клеток и электронной микроскопии. Применение ингибитора BFA для блокирования образования этой везикулы значительно задерживало деление эндосом, ассоциированное с ЭР, что приводило к увеличению и образованию тубулированных эндосом. Это указывает на потенциальную роль аппарата Гольджи в делении эндосом, ассистируемом ЭР.
Для наблюдения за динамикой компартмента SEC14L2, ЭР и эндосом исследователи использовали микроскопию структурированного освещения в скользящем падении (GI-SIM). Они обнаружили, что компартмент SEC14L2 часто контактирует с ЭР и эндосомами.
Во время деления эндосомы компартмент SEC14L2 рекрутировался и стабилизировался в месте деления, где проходила трубка ЭР. При этом он способствовал накоплению PtdIns3P и удалению PtdIns4P на мембране эндосомы. Деление эндосомы происходило только после завершения конверсии PtdIns4P в PtdIns3P на эндосоме.
С механистической точки зрения ключевую роль в регуляции деления эндосом играет белок SEC14L2, обогащенный в везикуле, происходящей из аппарата Гольджи. С одной стороны, SEC14L2 непосредственно связывает PtdIns3P и PtdIns4P и направляет их перенос между липосомами in vitro. С другой стороны, он взаимодействует с PI3K и активирует её, способствуя генерации PtdIns3P.
Нокаут белка SEC14L2 в клетках COS-7 приводил к значительному снижению уровня PtdIns3P на эндосомах и аномальному накоплению PtdIns4P, что вызывало задержку деления эндосом и их увеличение, что согласуется с наблюдениями при истощении компартмента SEC14L2.
Для проверки вовлеченности липид-связывающей активности SEC14L2 в деление эндосом исследователи провели эксперименты по спасению фенотипа. Мутантная форма SEC14L2-M5, дефектная по связыванию липидов, не смогла исправить дефекты деления эндосом в клетках COS-7 с нокаутом SEC14L2, в то время как дикий тип SEC14L2 успешно спасал этот фенотип.
Это исследование показало, что липид-связывающая активность необходима для опосредованного SEC14L2 деления эндосом. Примечательно, что другое исследование, опубликованное ранее в Science, также сообщает о функции везикулы, происходящей из аппарата Гольджи, в регуляции деления митохондрий, ассоциированного с ЭР. Эти две работы подчеркивают неожиданную роль сети Гольджи в поддержании гомеостаза внутриклеточных мембран. Для определения идентичности этих везикул, происходящих из аппарата Гольджи, необходимы дальнейшие исследования.