На апараті Гольджі немає заторів

Транспортування білків Ras в живих клітинах, але не в одну сторону

Ras білки в клітинах MPI для молекулярної фізіології
читати вголос

Ras білки - це молекулярні перемикачі, які відіграють важливу роль у клітинному поділі та пухлиногенезі у людини. Вони транспортуються туди-сюди в клітинах людини транспортними процесами між апаратом Гольджі, клітинною органелою та клітинною мембраною. Що цей транспорт не є однобічною вулицею, як раніше припускали, вчені зараз продемонстрували вперше.

Відповідальна за це - оборотна зміна цих білків ліпофільними, жиролюбними групами. Це те, що вчені з Інституту молекулярної фізіології Макса Планка в Дортмунді на чолі з проф. Альфредом Віттінгхофером співпрацюють з дослідницькою групою, яку очолює доктор мед. Філіп Бастіаен з Європейської лабораторії молекулярної біології (EMBL) у Гейдельберзі. Поки передбачалося, що білки Ras транспортуються в одному напрямку лише від апарату Гольджі до зовнішньої клітинної мембрани і там залишаються.

Питання локалізації

Для свого відкриття клітинні біологи розробили новий принцип локалізації білків у різних мембранах клітини. Дослідники об'єднали міждисциплінарний підхід хіміко-біохімічно-біофізично-клітинних біологічних методів та досвіду, щоб вирішити довго обговорюване питання про локалізацію білків Ras у клітинах. Зараз їх результати опубліковані в інтернет-виданні журналу Science.

Перш за все, потрібно було з’ясувати, як білок Ras може розташовуватися одночасно в двох різних підструктурах клітини, апараті Гольджі та зовнішній оболонці клітини, плазматичній мембрані. Біологи хотіли знати, чому різні форми білка Ras зустрічаються в різних кількостях у відповідних мембранних системах. У неактивованому стані білки Ras перебувають у формі "вимкнено" і переходять у стан "увімкнено" сигналом росту, що надходить ззовні клітини.

Існують три різні форми білків Ras, які називаються H-, N- або K-Ras після їх появи в певних пухлинах тварин або людини. Ras-білки закріплюються на клітинній мембрані, оскільки після синтезу в цитоплазмі клітини вони з’єднуються через багато проміжних сполук з однією, двома або трьома ліпофільними (жиролюбними) групами і тим самим отримують високу спорідненість до подібних ліпофільних мембран. дисплей

Поширена мудрість полягала в тому, що білки Ras виявляються після синтезу та після приєднання ліпофільної групи в апараті Гольджі, оскільки ця органела діє як зупинка під час транспортування білків Ras від ендоплазматичного ретикулума до клітинної мембрани. Після цього білки Ras, що знаходяться в апараті Гольджі, знаходяться там, так би мовити, через затори.

Світлові маркери показують слід

Співробітники Bastiaens і Wittinghofer тепер досліджували їх траєкторії в живих клітинах, використовуючи складні мікроскопічні методи і флуоресцентно мічені білки Ras. Команда змогла показати, що попередня модель не може бути такою правильною. З цією метою дослідники запобігли новому синтезу білка і знищили одночасно розташований в апараті Голджі білок Рас шляхом цілеспрямованого використання лазерного променя. Хоча жоден щойно вироблений білок Ras не поповнювався, він несподівано через короткий час прийшов до повторного збагачення білка на Гольджі. За допомогою молекулярних зондів біологи виявили, що між апаратом Гольджі та клітинною мембраною існує безперервний транспорт вперед-назад, що прямо протилежне пробці.

Зараз біохіміки підозрюють, що ці швидкі транспортні процеси між мембранними системами виникають через те, що білки Ras на апараті Гольджі забезпечені ліпофільною групою і після модифікації транспортуються до плазматичної мембрани. Через певний час ця ліпофільна група знову розщеплюється. Це дозволяє повернути білки і повернутися до апарату Гольджі з ліпофільною групою. Залежно від того, скільки часу займає прикріплення або розщеплення, білок залишається в тій чи іншій частині клітини більш-менш довго.

"Жиролюбний" додаток надає докази

Остаточний доказ цієї смілої гіпотези спочатку можна отримати завдяки співпраці з професором Гербертом Вальдманом та доктором мед. J rgen Kuhlmann з Інституту молекулярної фізіології Макса Планка. Роблячи це, ліпофільну групу до білка вводили хімічним синтезом, який виглядав точно так само, як природний, але його вже не можна було відщепити. Потім цей варіант не показав регульованого прямого і зворотного транспорту в клітині між мембранами.

Що ці дані означають для функції та локалізації мембранних білків? Вченим вдалося довести, що їх нещодавно відкритий принцип модифікації ліпофільними групами стосується всіх білків, що мають розщеплювану ліпофільну групу. Це дозволяє клітині за допомогою обладнання з ліпофільними якорями адресувати білки до різних мембранних систем. Залежно від швидкості модифікації тоді відбувається регульований обмін між цими мембранними системами.

Залежно від місця розташування різні ефекти

Для передачі сигналу за допомогою білка Ras це спочатку означає, що різні форми Ras, які також по-різному беруть участь у розвитку пухлин у людини, належать до їх специфічної модифікації. Зупинка мембранних структур. "Наші висновки, ймовірно, також пояснюють, чому в клітині білок Ras, локалізований у клітинній мембрані, спочатку активується зовнішнім сигналом росту, а потім транспортує активований білок Ras в мембрану Гольджі може бути », - говорить Альфред Віттінгфер. "Потім різна локалізація змушує білки Ras виробляти інші зовнішні біологічні ефекти, ніж Ras білки у зовнішній мембрані клітини."

Таким чином, дослідження допомогло робочим групам пояснити складну схему передачі сигналу та відмінності між білками Ras у живих клітинах. Дослідження також допоможе зрозуміти, чому різні білки Ras є у людини викликають різні пухлини.

(MPG, 15.02.2005 - НКО)