3D karta koja pokazuje kako proteini štite organe od toksina

Istraživači sa Sveučilišta Columbia proučavali su funkcioniranje membranskog proteina LRP2 koji se nalazi u stanicama

bubrega i ljudskog mozga i odgovoran zatransport tvari. Analiza je otkrila kako maleni protein uspijeva prijeći više staničnih membrana kako bi isporučio svoj teret. Rezultati istraživanja otvaraju nove farmaceutske pristupe liječenju kronične bubrežne bolesti, Alzheimerove bolesti i drugih bolesti.

Tipično, LRP2 je na površinistanična membrana, čekajući priliku da uhvati molekulu koja prolazi. Nakon što se protein veže za molekulu, stanica apsorbira dio svoje površine koji sadrži protein, tvoreći unutarnju vezikulu koja se naziva endosom. LRP2 zatim oslobađa molekulu unutar stanice, a endosom vraća protein natrag na površinu.

Princip rada proteina LRP2 unutar i izvan stanice. Animacija: A. Fitzpatrick, A Beenken, L. Shapiro, Columbia's Zuckerman Institute

Da biste razumjeli kako ovaj "trajekt" funkcionira,Istraživači su prikupili uzorke proteina LRP2 iz 500 mišjih bubrega. Dio proteina stavili su u otopinu s pH 7,5, što odgovara izvanstaničnom prostoru, a dio u otopinu koja oponaša endosome, s pH 5,2. Koristeći krioelektronski mikroskop, snimili su fotografije proteina i zatim ih povezali na računalu, stvarajući trodimenzionalne mape proteina u otvorenim i zatvorenim formacijama.

3D model pokazuje da proteintransformira se iz otvorenije strukture pri gotovo neutralnom pH izvan stanice u zgusnuti oblik pri kiselom pH unutar stanice. Ove promjene oblika omogućuju LRP2 da uhvati molekule izvan stanice i pusti ih unutar nje. Istraživači sugeriraju da nabijeni atomi kalcija drže protein otvorenim pri izvanstaničnom pH. Ali kada pH padne zbog priljeva vodikovih iona u endosom, potonji istiskuju kalcij, uzrokujući kontrakciju proteina.

Otvoreno i zatvoreno stanje proteina LRP2. Slika: Andrew Beenken et al., Cell

Kada LRP2 proteini ne sadrže mutacije, oni uspijevajuodržavaju molekularnu ravnotežu, primjerice, u krvi i tkivu mozga, napominju autori studije. Ali kada postoje čak i male promjene u ogromnoj molekularnoj anatomiji LRP-a, ti proteini pridonose razvoju bolesti. 

Poremećaj rada proteina u bubrezima može uzrokovatikronična bubrežna bolest, Donne-Barrowov sindrom i brojna fatalna nefrološka stanja u novorođenčadi. Poremećaji u mozgu pridonose razvoju Alzheimerove bolesti. Razumijevanje kako ovaj složeni molekularni mehanizam funkcionira pomoći će u liječenju raznih bolesti, kažu znanstvenici.

Čitaj više:

Snažna baklja izbila je na Suncu: već je zahvatila Zemlju

Srednjovjekovna utvrda slučajno otkrivena u šumi: otkriće je iznenadilo znanstvenike

Znanstvenici su pronašli novu genetsku bolest kod djece: kako se manifestira

Na naslovnici: dva stanja proteina LRP2. Slika: A. Fitzpatrick, A Beenken, L. Shapiro, Columbia's Zuckerman Institute