Новаторское исследование показало, как клеточные компартменты (органеллы) способны контролировать степень своего взаимодействия и сотрудничества.
Исследование, проведенное профессором Майклом Шрейдером и доктором Джозефом Костелло из Университета Эксетера, основано на их недавнем открытии того, как две клеточные органеллы, называемые пероксисомами и эндоплазматическим ретикулумом (ЭР), взаимодействуют друг с другом и работают вместе.
Это сотрудничество имеет решающее значение для производства специфических липидов, которые необходимы для функционирования нервных клеток и могут защитить клетки от окислительного повреждения.
Органеллы - это функциональные единицы клетки. Подобно органам тела, они выполняют специализированные функции.
Чтобы обеспечить выживание клетки и организма, органеллы должны взаимодействовать и сотрудничать.
Как это опосредовано и регулируется в клетке, является важным и сложным вопросом клеточной биологии.
В предыдущем исследовании исследователи обнаружили, что белок пероксисом, называемый ACBD5, напрямую взаимодействует с белком в ER, называемым VAPB.
Это взаимодействие связывает обе органеллы вместе и обеспечивает перенос липидов между ними.
Новое исследование показало, как это взаимодействие регулируется на молекулярном уровне.
"Органеллы не связаны постоянно друг с другом, это было бы невыгодно", сказал профессор Шрадер.
Им также необходимо сохранять дистанцию и менять местоположение в клетке, чтобы встретиться с другими органеллами.
"Следовательно, мембранные контакты между органеллами должны быть динамичными. Однако то, как регулируются мембранные контакты, до конца не изучено."
"Наши результаты показывают, как работает регуляция контактов пероксисом-ER в клетках млекопитающих, а также дают один из первых четких примеров физиологической роли фосфорилирования пероксисомных белков", - сказал д-р Костелло.
Реакции фосфорилирования имеют решающее значение для многих клеточных процессов в биологии.
Добавление (или удаление) фосфата к белку может изменить его свойства и, следовательно, его функцию или активность.
Поэтому фосфорилирование/дефосфорилирование белков является важным регуляторным механизмом в клетке.
Осуществляется ферментами, т.е. киназы, которые опосредуют фосфорилирование белка, и фосфатазы, которые удаляют фосфат (дефосфорилирование).
Исследователи обнаружили, что мотив связывания ACBD5 (называемый мотивом FFAT), который необходим для взаимодействия с белковым доменом VAPB, может фосфорилироваться по нескольким аминокислотам.
Примечательно, что фосфорилирование только одной аминокислоты в центральной части мотива FFAT блокирует связывание ACBD5 с VAPB и ингибирует контакты пероксисомы с мембраной ER.
Более того, исследователи идентифицировали фермент, киназу GSK3?, которая фосфорилирует ACBD5 внутри клетки.
Кроме того, были идентифицированы другие сайты фосфорилирования, примыкающие к центральной области, фосфорилирование которых способствует взаимодействию ACBD5-VAPB, что свидетельствует о сложном регуляторном механизме.
Исследователи сотрудничали с лабораторией профессора Беттины Варшайд из Университета Фрайбурга, Германия, которая является экспертом в области фосфопротеомики.
«Мотивы FFAT обнаружены во многих других белках, участвующих во взаимодействии белков VAP в других местах клетки», - сказал профессор Шрадер.
Наши результаты расширяют текущую модель мотивов FFAT и указывают на общий механизм их регуляции фосфорилированием.
"Понимание того, как они регулируются, также имеет отношение к заболеванию."
Пациенты с дефектом ACBD5 страдают пероксисомальным расстройством с тяжелым поражением головного мозга и сетчатки, влияющим на зрение, тогда как VAPB и GSK3? были связаны с боковым амиотрофическим склерозом (БАС) и лобно-височной деменцией (ЛВД).
Люди с тяжелыми пероксисомальными расстройствами, также известными как расстройства спектра Зеллвегера, часто умирают в детстве или в молодом возрасте, и команда сотрудничает с экспертами из Академического медицинского центра в Амстердаме и благотворительной организации Zellweger UK для борьбы с пероксисомальными расстройствами. повышать осведомленность и поддерживать семьи и пострадавших.
Исследование было поддержано Исследовательским советом по биотехнологии и биологическим наукам и Инновационной учебной сетью Марии Скёдовской-Кюри ЕС PerICo.