Недавнее исследование, проведенное группой ученых, показало, что другой механизм отвечает за формирование и поддержание клеточной органеллы, называемой эндосомой, которая сортирует и распределяет вещества, поступающие в клетку. Вопреки современным знаниям в этой области ученые показывают, что функционирование Гольджи имеет решающее значение для поддержания этой органеллы. Этот результат может в конечном итоге помочь улучшить лечение некоторых заболеваний.
Клетки в нашем теле - это мастерские, которые постоянно производят и перерабатывают вещества, необходимые для нашего существования. Когда вещество попадает в клетку для обработки, оно окружается частью внешней мембраны клетки, образуя мешок. Мешочек затем отпочковывается в клетку и становится пузырьком, содержащим вещество. Это поглощение веществ клеткой называется эндоцитозом. Затем везикула быстро сливается с эндосомой, органеллой, также часто называемой «сортировочной станцией». Из эндосомы вещество либо рециркулируется обратно в клеточную мембрану (для выхода из клетки), либо направляется в лизосому - клеточную органеллу, содержащую ферменты для расщепления веществ - для деградации. Вещества, поступающие в клетку - и, таким образом, в эндосому - могут быть питательными веществами или сигнальными молекулами для обработки, или даже патогенными вирусами, которые могут вызывать заболевания. Поэтому чрезвычайно важно полностью понять молекулярную основу того, как формируются и поддерживаются эндосомы.
Учеными в этой области принято считать, что эти эндосомы формируются и поддерживаются с помощью механизма, при котором везикулы, перемещающиеся из клеточной мембраны, постоянно сливаются с ними. Но в недавнем исследовании, опубликованном в журнале Communications Biology, группа ученых из Японии и Австрии под руководством профессора Дзиро Тосима из Токийского научного университета утверждает, что везикулы транспортируются из Гольджи - еще одной важной клеточной органеллы - а не из клеточные мембраны более важны для образования и поддержания эндосом. «Мы использовали наше исследование, чтобы показать, что интернализация эндоцитарных везикул не является существенной, но что транспорт везикул из транс-сети Гольджи [TGN; Гольджи] имеет решающее значение», - команда ученых, в которую входит Макото Нагано (Токийский университет науки), Junko Y. Toshima (Токийский технологический университет), Daria Elisabeth Siekhaus (Институт науки и технологий, Австрия) и Jiro Toshima - говорит.
Они основывают свои утверждения на результатах серии экспериментов, включающих введение мутаций или лекарств (два препарата, называемых брефельдин А и монензин) в дрожжевые клетки, чтобы прояснить механизм образования эндосом. В рамках экспериментов они сначала использовали мутантные штаммы дрожжей, несущие мутации, вызывающие дефекты в процессе эндоцитоза; то есть они затрудняли попадание веществ в клеточную мембрану. При наблюдении за мутировавшими клетками они обнаружили, что белок, который опосредует образование эндосом, Rab5, локализован в эндосомах, как обычно, что приводит к нормальному образованию эндосом.
Затем они вводили два препарата в дрожжевые клетки, чтобы ингибировать транспорт специфических белковых везикул из аппарата Гольджи. Сделав это, они рассчитывали выяснить, нужны ли эти везикулы для образования и поддержания эндосом. Они увидели, что меньшее количество Rab5 локализуется на эндосомах, препятствуя образованию эндосом.
В дальнейших подобных экспериментах профессор Тошима и его группа увидели, что определенные белки, которые либо находятся в аппарате Гольджи, либо рекрутируются в него, транспортируются из аппарата Гольджи в эндосомы, где они активируют Rab5 и вызывают образование эндосом. Удаление или деактивация генов, имеющих решающее значение для транспорта этих белков из аппарата Гольджи, в конечном итоге влияет на формирование эндосом.
Таким образом, рассматривая все эти результаты вместе, оказывается, что эндоцитоз не является необходимым для формирования и поддержания эндосомы, а необходим транспорт везикул из аппарата Гольджи. «Наши результаты дают другой взгляд на формирование эндосом и определяют TGN как критическое место для оптимального поддержания и функционирования эндосом», - говорит профессор Тошима.
Учитывая, что эндосомы необходимы для функционирования клетки и, соответственно, организма, важно понимать механизм их поддержания. Результаты этого убедительного исследования раскрывают лишь часть этого механизма, и многое еще предстоит открыть. Тем не менее, это продвижение в знании одного из основных путей, с помощью которых клетки перерабатывают вещества в организме, может привести к лучшему пониманию молекулярной основы заболеваний, связанных с дефектными эндосомами, что приведет к лучшему лечению таких заболеваний.