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
Больше миллиона Гбит в секунду: японцы побили рекорд скорости передачи данных по оптоволокну
Новости
Хаос во благо: физики создали новый инструмент для квантового мира
Наука
Hugging Face выпустила недорогих человекоподобных роботов с открытым кодом
Новости
Китайский аккумулятор для электромобиля выдержал наезд 36-тонного танка
Новости
Воспитанники детских домов изучат основы работы с нейросетями
Новости
Четвероногий робот из Цюриха научился играть в бадминтон с людьми
Новости
В MIT раскрыли механизм набора веса из-за жирной пищи и как обратить его вспять
Наука
60 000 лет рядом: ученые выяснили, кто стал первым паразитом человека
Наука
Ректора Университета Иннополис избрали членом-корреспондентом РАН
Иннополис
В Корее робопса научили паркуру и бегу по стенам: посмотрите, что он может
Новости
Древний череп «человека-муравья» нашли в Аргентине
Наука
На селфи марсохода попал неожиданный объект: его заметили не сразу
Космос
Посмотрите на двух морских коньков, которых застукали за «поцелуем» в океане
Наука
Почти 10 000 роутеров Asus тайно заразили: как проверить свой и защититься
Новости
Ракета будет доставлять товары с AliExpress за час по всему миру: ее испытали в Китае
Новости
В России пригрозили «душить» иностранные сервисы: кто в опасности
Новости
Boston Dynamics усовершенствовала систему восприятия гуманоидного робота Atlas
Новости
Наклейка на лоб анализирует мозговые волны и предсказывает переутомление
Наука
Посмотрите на робота-трансформера, который меняет форму прямо в полете
Новости
Китай отправил миссию за образцами горных пород с квазиспутника Земли
Космос