Зарегистрируйтесь бесплатно, чтобы прослушать эту статью
Спасибо. Прослушайте эту статью, используя плеер выше. ✖
Хотите послушать эту статью БЕСПЛАТНО?
Заполните форму ниже, чтобы разблокировать доступ ко ВСЕМ аудиостатьям.
Ворота между цитоплазмой и ядром
Комплексы ядерных пор (NPC) представляют собой ворота между ядром клетки – ее центром управления – и цитоплазмой.
Эти шлюзы позволяют проходить биомолекулам, например белкам, которые информируют центр внутреннего контроля о том, что происходит внутри клетки и за ее пределами. В ответ ядро может диктовать, должны ли определенные гены быть «включены» или «выключены», чтобы выполнять определенную биологическую функцию. По иронии судьбы, этот способ общения является избирательным, учитывая, что NPC несколько крупнее других биологических пор.
Что определяет, насколько легко белок может пересекать NPC? Ученые задаются этим вопросом уже много лет. Хорошо известно, что размер и состав белка являются важными факторами, но исследование исследователей из Института Фрэнсиса Крика и Королевского колледжа Лондона показывает, что механическая стабильность белка также является ключевым фактором, определяющим ядерную транслокацию. Исследование опубликовано в журнале Nature Physics.
«Мы сделали фундаментальное открытие: механика белка — насколько он мягок или жёсток в области, ведущей к транслокации, — контролирует его проникновение в ядро клетки», — сказал доктор Сержи Гарсиа-Маньес, руководитель группы Single Лаборатория молекулярной механобиологии Института Фрэнсиса Крика, профессор биофизики Королевского колледжа Лондона и ведущий автор исследования.
«Неожиданные» данные показывают, что жесткость белка влияет на ядерную транслокацию
Гарсиа-Манис и его коллеги использовали в своих экспериментах механику одиночных молекул и методы оптогенетики отдельных клеток. Создав белки, содержащие модифицированный зонд индуцируемого светом ядерного экспорта (LEXY), они смогли контролировать и отслеживать движение белка. При воздействии синего света зонд LEXY обнаруживает последовательность ядерного экспорта, которая запускает выход белка из клетки. Когда свет выключается, последовательность ядерной локализации белка (NLS) действует как сигнал, который информирует клетку о необходимости транспортировки белка, помеченного флуоресцентным белком, обратно в ядро.
Создавая белки, обладающие различными свойствами, исследователи могли напрямую анализировать факторы, влияющие на транслокацию белков, включая массу, заряд и механическую стабильность.
Белки, у которых был более мягкий и гибкий ведущий белковый домен – домен, ближайший к NLS, – могли перемещаться через ядро быстрее, чем те, у которых этого не было.
Гипотетически, манипулирование ведущим белковым доменом может помочь более упрямым и жестким белкам в ядерной транслокации. Чтобы проверить это, Гарсия-Манис и его коллеги разработали мягкую метку рядом с NLS в транскрипционном факторе MRTF, который помогает клеткам передвигаться по телу. Добавление метки увеличило способность MRTF проникать в ядро, что привело к увеличению движения клеток.
«Наши результаты оказались довольно неожиданными», — сказал доктор Рафаэль Тапиа-Рохо, соавтор и бывший постдок в Crick. Тапиа-Рохо сейчас преподает биологическую физику в Королевском колледже Лондона. «Было поразительно видеть, как измерения на уровне отдельной молекулы могут быть напрямую связаны с тем, что происходит на клеточном уровне, используя недавно разработанный оптомеханический подход».
«Хотя мы рассматривали только ядерные поры, этот механизм может регулировать проникновение в другие части клетки, такие как митохондрии или протеасомы», — добавил Гарсия-Маньес. Поскольку многие белки являются мишенью для лекарств, результаты исследования могут создать новые возможности в разработке современных лекарств, сказал он: «Знание того, что более гибкий белок может быстрее проникать в ядро, может помочь нам разработать более целевые лекарства».
Теперь Гарсиа-Манис и его коллеги изучают, как определенные факторы транскрипции стали обладать гибкими участками, что позволяет им проникать в ядро быстрее и с большей легкостью, чем другим белкам.
Ссылка: Панагаки Ф., Тапиа-Рохо Р., Чжу Т. и др. Структурная анизотропия приводит к механонаправленному транспорту белков через ядерные поры. Нат физ. 2024. doi: 10.1038/s41567-024-02438-8
Эта статья представляет собой переработку пресс-релиза, выпущенного Институтом Фрэнсиса Крика. Материал был отредактирован по объему и содержанию.
2024-05-13 11:05:32
1715598672
#Жесткость #белка #определяет #насколько #легко #он #проникает #ядро
