Как запустить нанодвигатель?
Большинство людей никогда не слышали о них, и всё же каждое живое существо нуждается в них, чтобы выжить: речь идёт о мелких выступах клеток, известные как реснички или жгутики. Они позволяют сперматозоидам двигаться, они образуют тонкие защитные реснички в бронхах и лёгких, и играют решающую роль в дифференциации органов у эмбрионов всех животных. Исследовательская группа в Техническом университете Мюнхена (TUM) в настоящее время реконструировала белковый комплекс, ответственный за транспортировку, который играет решающую роль в их функционировании.
Реснички (другое название флагелляты) представляют собой клетки с одним или несколькими хлыстоподобными органеллами-выступами, называемыми жгутиками. Флагеллятам нужно, чтобы они двигались, подобно круглым червям в поиске пищи, или тому как сперматозоиды двигаются к яйцеклетке за счёт вращения жгутика. Выделения эукариотических клеток определяют, что человеческое сердце будет располагаться в правильном месте — таким образом реснички контролируют развитие органа растущего плода. «Эта многофункциональность крайне увлекательна, — говорит д-р Зейнеп Октен, биофизик физического факультета Мюнхенского технического университета.
Только в последние годы было признано значение ресничек для передачи сигналов. «На сегодняшний день мы знаем очень мало о том, какие биохимические процессы контролируют различные функции, что делает понимание основных механизмов ещё более важным», — подчеркнула учёная.
В фокусе — зелёные точки
Исследователь подносит стеклянную пластину с тонкими капиллярами, заполненными какой-то жидкостью, к свету. Абсолютно ничего не видно — просто прозрачная жидкость. Только под флуоресцентным микроскопом становится видимым движение соединений, помеченных флуоресцентными молекулами: зеленые точки, движущиеся в одном направлении.
Подпись к изображению: Моторные белки (зеленые точки) перемещаются по микротрубкам подобно автомобилям по автомагистрали
Как будто по шоссе транспортные белки мигрируют вдоль тонких каналов ресничек. Но как эти двигатели запускаются, до сих пор оставалась загадкой. Вот почему д-р Зейнеп Октен и её команда решили реконструировать белковый комплекс.
Снизу вместо сверху вниз
Строительные блоки белкового комплекса были взяты из организма червей-нематод Caenorhabditis elegans. Червь использует свои реснички, чтобы найти пищу и обнаружить опасность. Биологи уже определили десятки белков, которые влияют на функцию ресничек нематод.
«Здесь классический подход изучения сверху вниз достигает своих пределов, потому что задействовано слишком много строительных блоков, — объясняет Октен. — Чтобы разобраться в трансграничном транспорте (IFT), мы, использовали противоположный подход, изучая отдельные белки и их взаимодействия снизу вверх».
Поиск иглы в стоге сена
Работа шла точно по приведенной выше пословице. Рассматривались множество молекулярных соединений. После нескольких месяцев экспериментов исследователи натолкнулись на минимальную комбинацию из четырёх белков. Как только эти белки сливаются в комплекс, они начинают мигрировать через капилляры образца-носителя.
Таким образом учёные решили головоломку и запустили молекулярный нанодвигатель, который и приводит в действие реснички-жгутики.
«Если только один из этих компонентов отсутствует из-за генетического дефекта, то, в силу важности ресничек, это отражается в длинном списке серьёзных заболеваний»- отметила Октен.
Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature.
10.07.2018 18:31
