Дослідження УПВ/ЄГУ
Дослідження, проведене групою мембранної наномеханіки підрозділу біофізики УПВ/ЄГУ, дозволило охарактеризувати функціонування білка, відповідального за висічення клітинних мембран. Результати дослідження, опубліковані в Наука, Вони дозволяють побачити з нової точки зору основні механізми клітинного життя, такі як злиття та висічення клітинних мембран. Крім того, розроблена методологія допоможе діагностувати різні нервово-м’язові розлади.
Клітини мають ряд спеціалізованих білків, так що їх мембрани можуть приєднуватися (зливатися) або відокремлюватися (ділення), не втрачаючи своєї захисної ролі від зовнішнього середовища. Одним із цих спеціалізованих білків є білковий динамін, відповідальний за звуження та розподіл шийок ендоцитарних пухирців. Дві з основних характеристик динаміну - це його здатність збиратися на мембранах з високою кривизною (пухирчасті шийки) та активність GTPase, тобто здатність використовувати енергію, що зберігається в молекулах GTP. GTP, скорочення від гуанозинтрифосфату, є хімічною сполукою, яка відіграє дуже важливу роль у метаболізмі клітин.
До цього часу вважалося, що динамін використовував енергію ГТФ, виробляючи дуже сильне звуження шийки жовчного міхура, щоб досягти його ділення. Однак дослідження, проведене професором Ікербаском Вадимом Фроловим, вперше дозволило охарактеризувати дію динаміну на нанометричні масштаби та з великою часовою роздільною здатністю. "Ми змогли охарактеризувати мінімальну функціональну одиницю динаміну", - коментує дослідник.
Це дослідження дозволило розділити процес розщеплення мембрани динаміном на дві стадії. Перший, суто механічний, при якому відбувається звуження шийки жовчного міхура, і другий етап, коли динамін "функціонує як каталітичний центр, вводячи деякі його домени в мембрану", пояснює Фролов. "Гідроліз ГТФ збільшує внутрішню гнучкість молекули динаміну, тим самим дозволяючи знаходити оптимальну конформацію білка на мембрані для його розщеплення. Ця оптимізація є суттю "геометричного каталізу", нового способу розгляду активності білка під час ремоделювання мембрани ", додає він.
Білок, причетний до нейродегенеративних захворювань
За словами Фролова, це дослідження стало "початком нового напряму досліджень у групі мембранної наномеханіки". Точно цей проект, який тривав два роки, призвів до "визначення та розробки необхідного методу, щоб мати можливість характеризувати дію динаміну з великою просторово-часовою точністю". Це поєднання вимірювань флуоресцентної мікроскопії та електрофізіологічних вимірювань. "Тепер ми можемо виміряти проходження іонів через внутрішню поверхню ліпідної нанотрубки, спостерігаючи це за допомогою флуоресцентної мікроскопії. Результат перетворюється на методику, яка дозволяє характеризувати дуже швидкі процеси в дуже малих масштабах », коментує Фролов.
"Ця методика дозволить нам вивчити, чому малі мутації динаміну призводять до різних патологій людини, таких як нервово-м'язові патології", додає Фролов.
Про авторів Перша авторка, Анна Шнирова, є членом групи, яку очолює Вадим Фролов у Відділі біофізики (спільний центр UPV/EHU-CSIC). У дослідницькій групі, яка брала участь у цьому дослідженні, також працюють дослідники з кількох визнаних світових престижів, таких як Інститут фізичної та електрохімічної хімії Фрумкіна РАН, Університет Південно-Західного Техасу та Національні інститути охорони здоров'я США.
Анна Василівна Шнирова, Павло Васильович Башкіров, Сергій А. Акімов, Томас Дж. Пукадійл, Джошуа Циммерберг, Сандра Л. Шмід, Вадим А. Фролов. Геометричний каталіз ділення мембрани, що рухається гнучкими динаміновими кільцями. Наука, 22 березня 2013 р., Том 339. 6126 pp. 1433-1436 DOI: 10.1126/science.1233920
Видання, виготовлене Сезаром Томе Лопесом із матеріалів, поставлених UPV/EHU Komunikazioa