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
Мошенники начали выдавать себя за начальников в рабочих чатах: как это работает
Новости
Холодные атомы этого металла могут создавать новые состояния материи
Наука
Древние артефакты в Украине раскрыли тайны навигации викингов
Наука
Послушайте, как звучат вспышки на Солнце: данные собрал Solar Orbiter  
Космос
Тяжелый беспилотник на водородных топливных ячейках впервые испытали в Китае
Новости
Ученые создали катализатор, который нарушает законы физики
Наука
Физики обнаружили необычные магнитные свойства в трехслойном графене
Наука
Биоинженеры создали ДНК-робота, который может менять форму искусственной клетки
Наука
«Горы» на нейтронных звездах могут вызывать рябь в пространстве-времени
Космос
На телах древних мумий из Перу нашли сложные узоры татуировок
Наука
У черной дыры прячется белый карлик, движущийся с половиной скорости света
Космос
Стартап из России разрабатывает нанопротез для восстановления поврежденных нервов
Наука
Генетики разгадали секреты выживания устойчивой к антибиотикам бактерии
Наука
Астрофизики разгадали тайну космических ускорителей частиц
Космос
Илон Маск: Neuralink поставил мозговой имплант третьему пациенту
Новости
В Китае дроны вызвали снегопад в горах, чтобы решить проблему с недостатком воды
Новости
«Сестра Клеопатры» оказалась римским больным подростком
Наука
2024 год стал самым жарким за полтора века: впервые превышен предел в 1,5°С
Наука
Юпитер оказался не таким, как считали ученые: открытие опровергает гипотезу о гиганте
Космос
Физики придумали, как найти новые измерения в пространстве
Наука