Тривимірна карта показує, як білок захищає органи від токсинів

Дослідники з Колумбійського університету вивчили роботу мембранного білка LRP2, що зустрічається у клітинах

нирок та мозку людини та відповідальної затранспорт речовин. Аналіз показав, як крихітному білку вдається долати безліч клітинних мембран, щоб доставити свій вантаж. Результати дослідження відкривають нові фармацевтичні підходи до лікування хронічної хвороби нирок, хвороби Альцгеймера та інших захворювань.

Як правило, LRP2 знаходиться на поверхніклітинної мембрани, очікуючи можливості зловити молекулу, що проходить повз. Після зв'язування білка з молекулою клітина поглинає частину своєї поверхні, що містить білок, утворюючи внутрішній міхур, званий ендосомою. Потім LRP2 вивільняє молекулу всередині клітини і ендосома переносить білок назад на поверхню.

Принцип роботи білка LRP2 всередині та поза клітиною. Анімація, розваги A. Fitzpatrick, A Beenken, L. Shapiro, Columbia’s Zuckerman Institute

Щоб зрозуміти, як влаштований цей «паром»,дослідники зібрали зразки білка LRP2 із 500 нирок мишей. Вони помістили частину білка в розчин з рівнем pH 7,5, що відповідає позаклітинному простору, а частина - розчин, що імітує ендосоми, з pH 5,2. За допомогою кріоелектронного мікроскопа вони зробили знімки білків, а потім з'єднали їх разом на комп'ютері, створивши тривимірні карти білка як у відкритих, так і закритих утвореннях.

Тривимірна модель показує, що білоктрансформується з більш відкритої структури при майже нейтральному рівні рН поза клітиною в зім'яту форму при кислому рН усередині клітини. Ці зміни форми дозволяють LRP2 захоплювати молекули зовні клітини та вивільняти їх у ній. Дослідники вважають, що заряджені атоми кальцію утримують білок відкритим при позаклітинному рН. Але коли pH падає через надходження іонів водню в ендосому, останні витісняють кальцій, примушуючи скорочуватися білок.

Відкритий та закритий стан білка LRP2. Зображення: Andrew Beenken et al., Cell

Коли білки LRP2 не містять мутацій, їм вдаєтьсяпідтримувати молекулярний баланс, наприклад, у крові та тканинах мозку, зазначають автори дослідження. Але коли у величезній молекулярній анатомії LRP є навіть крихітні зміни, ці білки сприяють розвитку захворювань.

Порушення в роботі білка у нирках можуть спричинитихронічну хворобу нирок, синдром Донне-Барроу та низку смертельних нефрологічних станів у новонароджених. Порушення у мозку сприяє розвитку хвороби Альцгеймера. Розуміння того, як працює цей складний молекулярний механізм, допоможе в лікуванні різних захворювань, вважають вчені.

Читати далі:

Потужний спалах вивергся на Сонці: він уже вплинув на Землю

Середньовічні фортеці випадково виявили в лісі: знахідка здивувала вчених

Вчені знайшли нове генетичне захворювання у дітей: як воно проявляється

На обкладинці: два стани білка LRP2. Зображення: A. Fitzpatrick, A Beenken, L. Shapiro, Columbia з Zuckerman Institute