В отличие от многих других организмов, растения не могут просто убежать от условий окружающей среды, которые изменяются в худшую сторону. Тем не менее, растения обладают способностью реагировать на воздействие окружающей среды. Эти реакции изначально малозаметны: они происходят внутри их отдельных клеток. Растения перемещают белки внутри этих клеток. Этот процесс, известный как транспорт белка, является основой сложного механизма биологической реакции. В течение каждой секунды жизни растительной клетки происходит множество переносов белков. Но как клетка координирует движение белков через свои транспортные сети? Как клетка правильно «маркирует» белок для транспорта и следит за тем, чтобы он достиг места назначения? проф. Эрика Изоно и ее коллеги-биологи из Констанца проводят исследования, чтобы ответить на эти вопросы. Теперь они обнаружили ранее неизвестную функцию белка SH3P2, которая играет важную роль в этом транспортном процессе. Результаты их исследования были недавно опубликованы в научном журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
Белки плазматической мембраны, которые должны быть расщеплены, транспортируются в вакуоль, самый большой клеточный компартмент растительной клетки. По этой причине путь транспорта белка от плазматической мембраны к вакуоли является одним из основных путей транспорта внутри растительной клетки. Клетка создала свою собственную транспортную систему для транспортировки белков: при подготовке к транспорту белки отпочковываются в виде везикул вместе с окружающими мембранами, а затем «маркируются» для доставки специальными белками-модификаторами, называемыми убиквитинами, для доставки в намеченные места. адрес. «Точно так же, как посылка, которую нужно отправить», - говорит Эрика Изоно, прежде чем добавить: «Адрес получателя должен быть сначала написан на посылке, прежде чем она будет отправлена по почте. Затем сканер штрих-кода считывает адрес, и посылка доставляется в следующее почтовое отделение, прежде чем достигнет конечного пункта назначения». Аналогичный процесс происходит в клетке растения, в данном случае на молекулярном уровне: «Наше исследование сосредоточено на клеточной системе. через который адрес получателя записывается и сканируется на грузовом белке. Вместо сканера штрих-кода в клетке есть белки, которые могут связываться с молекулами убиквитина. Как только это происходит, клетка может идентифицировать белки как упаковки и затем транспортировать их».
Молекула убиквитина маркирует белок для транспорта. Другими словами, он действует как «адресная метка» для белкового пакета. Транспортные белки распознают и связывают убиквитин и доставляют груз по назначению - в вакуоли, где белок может подвергнуться деградации. Эрика Изоно и ее команда в настоящее время изучают важный этап этого процесса маркировки и транспортировки: «Наше исследование показывает, что белок SH3P2 может сначала идентифицировать, а затем соединяться с молекулами убиквитина. Мы нашли доказательства того, что он функционирует как адаптерный белок убиквитина», - объясняет участница проекта Мари-Кристин Нагель. Образно говоря, SH3P2 берет на себя роль сканера штрих-кода. Он обнаруживает меченую убиквитином упаковку и направляет ее к следующей станции в пределах транспортная сеть - так называемый механизм ESCRT, через который он затем достигает вакуоли. «Белок SH3P2 ранее был известен своей ролью в аутофагии (рециркуляции клеточных компонентов) и в делении клеток. То, что он взаимодействует с убиквитином, является новым», - указывает Мари-Кристин Нагель.
Особую роль в этом процессе и в текущих исследованиях, проводимых биологами в Констанце, играет дополнительный белок - так называемый белок AMSH. AMSH представляет собой фермент, способный удалять убиквитин. «Его точная функция в этой части стадии транспортировки еще полностью не изучена. Однако мы предполагаем, что AMSH может играть роль в переработке белков», - объясняет Нагель.«Наша гипотеза состоит в том, что AMSH удаляет убиквитин». Этикетка отделяется, и пакет с белком возвращается отправителю. Теперь без адреса доставки белок не может быть доставлен в вакуоль для деградации. Вместо этого он возвращается к плазматической мембране.