Трехмерная карта показывает, как белок защищает органы от токсинов

Исследователи впервые наблюдали, как работает белок, который доставляет полезные вещества в клетки и выводит токсины.

Исследователи из Колумбийского университета изучили работу мембранного белка LRP2, встречающегося в клетках почек и мозга человека и отвечающего за транспорт веществ. Анализ показал, как крошечному белку удается преодолевать множество клеточных мембран, чтобы доставить свой груз. Результаты исследования открывают новые фармацевтические подходы для лечения хронической болезни почек, болезни Альцгеймера и других заболеваний.

Как правило, LRP2 находится на поверхности клеточной мембраны, ожидая возможности поймать проходящую мимо молекулу. После связывания белка с молекулой клетка поглощает часть своей поверхности, содержащую белок, образуя внутренний пузырь, называемый эндосомой. Затем LRP2 высвобождает молекулу внутри клетки, и эндосома переносит белок обратно на поверхность.

Принцип работы белка LRP2 внутри и вне клетки. Анимация: A. Fitzpatrick, A Beenken, L. Shapiro, Columbia’s Zuckerman Institute

Чтобы понять, как устроен этот «паром», исследователи собрали образцы белка LRP2 из 500 почек мышей. Они поместили часть белка в раствор с уровнем pH 7,5, что соответствует внеклеточному пространства, а часть — в раствор, имитирующий эндосомы, с pH 5,2. С помощью криоэлектронного микроскопа они сделали снимки белков, а затем соединили их вместе на компьютере, создав трехмерные карты белка как в открытых, так и в закрытых образованиях.

Трехмерная модель показывает, что белок трансформируется из более открытой структуры при почти нейтральном уровне рН вне клетки в скомканную форму при кислом рН внутри клетки. Эти изменения формы позволяют LRP2 захватывать молекулы снаружи клетки и высвобождать их внутри нее. Исследователи предполагают, что заряженные атомы кальция удерживают белок открытым при внеклеточном рН. Но когда pH падает из-за поступления ионов водорода в эндосому, последние вытесняют кальций, заставляя белок сокращаться.

Открытое и закрытое состояние белка LRP2. Изображение: Andrew Beenken et al., Cell

Когда белки LRP2 не содержат мутаций, им удается поддерживать молекулярный баланс, например, в крови и тканях мозга, отмечают авторы исследования. Но когда в огромной молекулярной анатомии LRP есть даже крошечные изменения, эти белки способствуют развитию заболеваний. 

Нарушение в работе белка в почках могут вызвать хроническую болезнь почек, синдром Донне-Барроу и ряд смертельных нефрологических состояний у новорожденных. Нарушения в мозге способствует развитию болезни Альцгеймера. Понимание того, как работает этот сложный молекулярный механизм поможет в лечении различных заболеваний, считают ученые.


Читать далее:

Мощная вспышка изверглась на Солнце: она уже повлияла на Землю

Средневековую крепость случайно обнаружили в лесу: находка удивила ученых

Ученые нашли новое генетическое заболевание у детей: как оно проявляется

На обложке: два состояния белка LRP2. Изображение: A. Fitzpatrick, A Beenken, L. Shapiro, Columbia’s Zuckerman Institute

Подписывайтесь
на наши каналы в Telegram

«Хайтек»новостионлайн

«Хайтек»Dailyновости 3 раза в день

Первая полоса
Российский планшет Yadro поступил в продажу: известна его цена и планы на будущее
Новости
Стала известна цена первого российского электромобиля «Атом»
Новости
Опубликованы самые детальные фото поверхности Европы
Космос
Первую в мире водородную яхту спустили на воду: ее длина больше 100 м
Новости
Открытие ученых впервые подтвердило правоту Эйнштейна
Космос
У зонда летящего к Меркурию произошел сбой двигателя
Космос
Замороженная ткань мозга восстановилась после 18 месяцев криоконсервации
Наука
Редкий глубоководный кальмар попал на видео, напав на подводную камеру
Наука
Экспресс-тест обнаруживает инсульт менее чем за шесть часов после первых симптомов
Наука
Канадский фермер, возможно, нашел на поле обломок ракеты SpaceX
Космос
Квантовую связь создали с помощью обычного городского оптоволоконного кабеля
Новости
Частный спутник сфотографировал МКС с расстояния 70 км
Космос
Ученые сварили пиво с помощью пчел-убийц
Наука
В НАСА рассказали, что вызвало самую мощную геомагнитную бурю десятилетия
Космос
Суперноги от MIT помогут людям быстро вставать после падений на Луне
Космос
Первому в мире ребенку вылечили глухоту с помощью генной терапии
Наука
Ученые нашли семь звезд в Млечном Пути, рядом с которыми могут жить инопланетяне
Космос
Забота об экологии и цифровой мир: какой софт помогает заботиться об окружающей среде?
Мнения
«Уэбб» поймал самое старое слияние черных дыр: через 740 млн лет после Большого взрыва
Космос
Искусственный интеллект научили распознавать сарказм
Новости