Чтобы выдерживать внешнее механическое воздействие и справляться с переносом различных веществ, клетка должна приспосабливаться к окружающей ее мембране. Это делается через небольшие углубления на поверхности клеток, называемые кавеолами. Чтобы стабилизировать свою мембрану, клетки используют белок EHD2, который можно включать и выключать, чтобы чередовать неактивную закрытую форму и активную открытую форму. Открытие, сделанное исследователями и их коллегами из Университета Умео, недавно было опубликовано в журнале PNAS.
Кавеолы играют ключевую роль, когда клетки приспосабливаются к окружающей среде. Отсутствие этих небольших углублений связано с тяжелыми заболеваниями, при которых происходит разрушение мышц и жировых клеток или нарушение функций клеток кровеносных сосудов. В сотрудничестве, включающем широкий спектр биофизических, биохимических и клеточных биологических анализов, исследователи определили механистический цикл белка EHD2 и то, как он регулирует динамику кавеол на клеточной мембране.
«Тот факт, что белок EHD2 помогает клеткам приспосабливаться к окружающей среде, может иметь решающее значение для того, как кавеолы влияют на способность мышечных клеток к восстановлению или способность жировых клеток к поглощению и хранению», - говорит Ричард Лундмарк, научный сотрудник кафедры интегративной медицинской биологии Университета Умео и автор соответствующей статьи.
Открытие было сделано исследовательской группой Ричарда Лундмарка из Департамента интегративной медицинской биологии и Лаборатории молекулярной инфекционной медицины Швеции (MIMS) вместе с коллегами из Гетеборгского университета в Швеции и Университета Альберта-Людвига во Фрайбурге. и Университет Мартина Лютера Галле-Виттенберг в Германии.
Исследователи демонстрируют, как молекула АТФ служит топливом, позволяющим EHD2 связываться с клеточной мембраной и принимать открытое состояние, когда части белка встраиваются в клеточную мембрану. Это положение позволяет образовывать из белка так называемые олигомеры, которые стабилизируют мембрану в фиксированном состоянии. Когда молекулы АТФ израсходованы, белок высвобождается из мембраны и принимает неактивное и закрытое состояние. Внутренние домены белка EHD2 удерживают его в ингибированной форме, когда он не контактирует с клеточной мембраной.
«Это исследование показывает, как описанный нами механистический цикл EHD2 играет ключевую роль в способности кавеол стабилизировать клеточные мембраны», - говорит Ричард Лундмарк.
В статье исследователи также описывают, как они использовали новый метод, основанный на поглощении и отражении инфракрасного света. Вместе с расширенной аналитикой этот новый метод можно использовать для изучения структур мембраносвязанных состояний белков, чего трудно достичь с помощью других методов. Используя этот метод, исследователи смогли показать резкие конформационные изменения EHD2, когда он связывается с мембраной.