3D mapa ukazující, jak protein chrání orgány před toxiny

Vědci z Kolumbijské univerzity studovali práci membránového proteinu LRP2, který se nachází v buňkách

ledvin a lidského mozku a zodpovědné zatransport látek. Analýza odhalila, jak se malému proteinu daří procházet více buněčnými membránami, aby dopravil svůj náklad. Výsledky studie otevírají nové farmaceutické přístupy k léčbě chronického onemocnění ledvin, Alzheimerovy choroby a dalších onemocnění.

Typicky je LRP2 na povrchubuněčná membrána, čekající na příležitost zachytit procházející molekulu. Poté, co se protein naváže na molekulu, buňka absorbuje část svého povrchu obsahující protein a vytvoří vnitřní vezikulu nazývanou endozom. LRP2 pak uvolní molekulu uvnitř buňky a endozom přivede protein zpět na povrch.

Jak protein LRP2 funguje uvnitř a vně buňky.Fitzpatrick, A Beenken, L.Shapiro, Kolumbijský Zuckermanův institut

Chcete-li pochopit, jak tento "trajekt" funguje,Výzkumníci shromáždili vzorky proteinu LRP2 z 500 myších ledvin. Část proteinu umístili do roztoku s pH 7,5, což odpovídá extracelulárnímu prostoru, a část do roztoku, který napodobuje endozomy, s pH 5,2. Pomocí kryoelektronového mikroskopu pořídili snímky proteinů a poté je spojili dohromady v počítači, čímž vytvořili trojrozměrné mapy proteinu v otevřených i uzavřených útvarech.

3D model ukazuje, že proteinpřechází z otevřenější struktury při téměř neutrálním pH vně buňky na shlukovanou formu při kyselém pH uvnitř buňky. Tyto změny tvaru umožňují LRP2 zachytit molekuly z vnějšku buňky a uvolnit je uvnitř buňky. Výzkumníci naznačují, že nabité atomy vápníku udržují protein otevřený při extracelulárním pH. Ale když pH klesne v důsledku přílivu vodíkových iontů do endozomu, endozom vytlačí vápník, což způsobí kontrakci proteinu.

Otevřený a uzavřený stav proteinu LRP2. Obrázek: Andrew Beenken a kol., Cell

Když proteiny LRP2 neobsahují mutace, uspějíudržovat molekulární rovnováhu například v krvi a mozkové tkáni, poznamenávají autoři studie. Ale když dojde i k nepatrným změnám v obrovské molekulární anatomii LRP, tyto proteiny přispívají k rozvoji nemocí. 

Porucha funkce bílkovin v ledvinách může způsobitchronické onemocnění ledvin, Donne-Barrowův syndrom a řada fatálních nefrologických stavů u novorozenců. Poruchy v mozku přispívají k rozvoji Alzheimerovy choroby. Vědci tvrdí, že pochopení toho, jak tento složitý molekulární mechanismus funguje, pomůže při léčbě různých onemocnění.

Přečtěte si více:

Na Slunci vybuchla silná erupce: už zasáhla Zemi

Středověká pevnost náhodně objevená v lese: nález překvapil vědce

Vědci objevili u dětí nové genetické onemocnění: jak se projevuje

Na obálce: dva stavy proteinu LRP2. Obrázek: A. Fitzpatrick, A Beenken, L. Shapiro, Columbia's Zuckerman Institute