Что можно использовать повторно, а что можно утилизировать? Клетки также сталкиваются с этой сложной задачей. Исследователи из Биоцентра Базельского университета открыли клеточную машину под названием FERARI, которая сортирует пригодные для переработки белки. В Nature Cell Biology они объясняют, как работает FERARI и почему он такой особенный.
Переработка, повторное использование материалов, экономит энергию и ресурсы. Неудивительно, что природа тоже перерабатывает. В клетках крошечные органеллы, так называемые эндосомы, разделяют доставленный клеточный материал на повторно используемый материал и отходы.
Однако то, как именно эндосомы сортируют материал, остается загадкой. Исследовательская группа под руководством профессора Энн Спанг из Биоцентра Базельского университета обнаружила, что FERARI играет ключевую роль в этом процессе. FERARI распределяет рециклируемые молекулы, в основном транспортные белки и рецепторы, и повторно вводит их в клеточный цикл. Таким образом, ценные компоненты клеток не нужно постоянно производить заново, что экономит не только энергию, но и время.
Переработка и утилизация эндосомами
Эндосомы представляют собой небольшие мембранные везикулы внутри клеток животных и растений. Во время своего созревания эндосомы проходят различные стадии, на которых они выполняют разные задачи. Ранние эндосомы в основном поглощают материал, более зрелые эндосомы сортируют пригодный для повторного использования материал, а поздние эндосомы избавляются от не подлежащих повторному использованию остаточных отходов.
FERARI - центральная распределительная станция
В сортирующих эндосомах исследователи продемонстрировали, что FERARI действует как своего рода распределительная платформа.«FERARI состоит из разных белков и отвечает за то, чтобы везикулы, используемые для рециркуляции, стыковались с сортирующими эндосомами и могли быть загружены повторно используемым материалом», - объясняет Спанг.
Особенностью FERARI является то, что он координирует как слияние эндосомы с рециркуляционным пузырьком (поцелуй), так и отщепление рециклирующего пузырька после его загрузки грузом (бег). Затем загруженные везикулы транспортируют свой груз к месту действия, к клеточной мембране. «Наша работа противоречит нынешнему мнению, согласно которому все рециркулирующие везикулы отщепляются непосредственно от эндосомы», - говорит Спэнг. «Мы первые, кто продемонстрировал такой механизм «целуй и беги».
Нарушенная переработка связана с болезнями
Если FERARI не работает должным образом, нарушается рециркуляция в ячейке. Нарушения клеточного транспорта и процессов рециркуляции могут привести к различным заболеваниям, включая рак, метаболические и нейродегенеративные заболевания.