Mapa 3D pokazująca, jak białko chroni narządy przed toksynami

Naukowcy z Uniwersytetu Columbia badali funkcjonowanie białka błonowego LRP2 występującego w komórkach

nerki i ludzki mózg i są za to odpowiedzialnetransport substancji. Analiza ujawniła, w jaki sposób maleńkie białko udaje się przedostać przez wiele błon komórkowych, aby dostarczyć swój ładunek. Wyniki badania otwierają nowe możliwości farmaceutyczne w leczeniu przewlekłej choroby nerek, choroby Alzheimera i innych chorób.

Zazwyczaj LRP2 znajduje się na powierzchnibłonie komórkowej, czekając na okazję do złapania przechodzącej molekuły. Po związaniu białka z cząsteczką komórka wchłania część swojej powierzchni zawierającą białko, tworząc wewnętrzny pęcherzyk zwany endosomem. Następnie LRP2 uwalnia cząsteczkę wewnątrz komórki, a endosom przenosi białko z powrotem na powierzchnię.

Zasada działania białka LRP2 wewnątrz i na zewnątrz komórki. Animacja: A. Fitzpatrick, A Beenken, L. Shapiro, Instytut Zuckermana w Kolumbii

Aby zrozumieć, jak działa ten „prom”,Naukowcy pobrali próbki białka LRP2 z nerek 500 myszy. Część białka umieścili w roztworze o pH 7,5, co odpowiada przestrzeni pozakomórkowej, a część w roztworze naśladującym endosomy, o pH 5,2. Za pomocą mikroskopu krioelektronowego zrobili zdjęcia białek, a następnie połączyli je ze sobą na komputerze, tworząc trójwymiarowe mapy białka zarówno w formacjach otwartych, jak i zamkniętych.

Model 3D pokazuje, że białkoprzekształca się z bardziej otwartej struktury przy prawie neutralnym pH poza komórką do postaci zbrylonej przy kwaśnym pH wewnątrz komórki. Te zmiany kształtu umożliwiają LRP2 wychwytywanie cząsteczek spoza komórki i uwalnianie ich do jej wnętrza. Naukowcy sugerują, że naładowane atomy wapnia utrzymują białko otwarte w zewnątrzkomórkowym pH. Ale kiedy pH spada z powodu napływu jonów wodorowych do endosomu, te ostatnie wypierają wapń, powodując kurczenie się białka.

Stan otwarty i zamknięty białka LRP2. Zdjęcie: Andrew Beenken i in., Cell

Kiedy białka LRP2 nie zawierają mutacji, osiągają sukcesutrzymują równowagę molekularną, na przykład we krwi i tkance mózgowej – zauważają autorzy badania. Kiedy jednak w ogromnej anatomii molekularnej LRP zachodzą nawet drobne zmiany, białka te przyczyniają się do rozwoju chorób. 

Może powodować nieprawidłowe działanie białka w nerkachprzewlekła choroba nerek, zespół Donne-Barrowa oraz szereg śmiertelnych schorzeń nefrologicznych u noworodków. Zaburzenia w mózgu przyczyniają się do rozwoju choroby Alzheimera. Naukowcy twierdzą, że zrozumienie, jak działa ten złożony mechanizm molekularny, pomoże w leczeniu różnych chorób.

Czytaj więcej:

Potężny rozbłysk wybuchł na Słońcu: już wpłynął na Ziemię

Średniowieczna twierdza przypadkowo odkryta w lesie: znalezisko zaskoczyło naukowców

Naukowcy odkryli nową chorobę genetyczną u dzieci: jak się objawia

Na okładce: dwa stany białka LRP2. Zdjęcie: A. Fitzpatrick, A Beenken, L. Shapiro, Instytut Zuckermana w Kolumbii