Белок mTOR играет центральную роль в росте, пролиферации и выживании клеток. Его активность варьируется в зависимости от наличия питательных веществ и определенных факторов роста, включая гормоны. Этот белок связан с рядом заболеваний, включая рак, при которых его активность часто возрастает. Чтобы лучше понять его регулирование, команда из Женевского университета (UNIGE) в сотрудничестве с исследователями из Университета Мартина Лютера (MLU) Галле-Виттенберга в Германии и недавно открытого Центра визуализации Дюбоше (UNIGE-UNIL-EPFL) идентифицировали структуру комплекса SEA — взаимозависимого набора белков, ответственных за контроль mTOR. Открытие этой структуры позволяет нам лучше понять, как клетки воспринимают уровни питательных веществ, чтобы регулировать свой рост. Эту книгу можно прочитать в журнале Природа.
От дрожжей до человека белок mTOR (мишень рапамицина у млекопитающих) является центральным регулятором роста клеток. Этот белок отвечает на различные сигналы из клеточной среды, такие как питательные вещества и гормоны, и регулирует многие фундаментальные клеточные функции, такие как синтез белков и липидов, производство энергии митохондриями и организацию клеточной структуры. Нарушения активности mTOR лежат в основе ряда заболеваний, включая диабет, ожирение, эпилепсию и различные виды рака.
Две противоположные функции в одном комплексе
Лаборатория Робби Ловита, профессора кафедры молекулярной и клеточной биологии факультета наук UNIGE и директора Национального исследовательского центра химической биологии, интересуется регуляцией mTOR и, в частности, комплексом SEA, который является прямой датчик питательных веществ и контролирующий активность mTOR. Комплекс SEA состоит из восьми белков. Одна часть комплекса SEA (SEACIT) участвует в ингибировании активности mTOR, а другая часть (SEACAT) — в ее активации.
В отсутствие питательных веществ белок mTOR блокируется субкомплексом SEACIT, что предотвращает рост клеток. С другой стороны, в присутствии питательных веществ субкомплекс SEACAT будет ингибировать субкомплекс SEACIT, который больше не может блокировать белок mTOR. Затем центральный контроллер может выполнять свою роль активатора клеточного роста, например, стимулируя выработку белков и липидов. Как SEACAT регулирует SEACIT, до сих пор неясно.
Определите структуру, чтобы понять функцию
Чтобы определить взаимодействия между белками комплекса SEA и, таким образом, лучше понять их функционирование, исследователи решили определить структуру этого комплекса. После биохимического отделения комплекса SEA от всех других компонентов клетки ученые использовали технологии Центра визуализации Дубочета UNIGE, UNIL и EPFL для получения его молекулярной структуры с помощью криоэлектронной микроскопии (крио-ЭМ).
«Очень быстро замораживая образцы при температуре -180°C, крио-ЭМ позволяет получить структуру белков в их исходном состоянии, то есть в их функциональной трехмерной форме», — объясняет Лукас Тафур, исследователь Отдел молекулярной и клеточной биологии и первый автор исследования.
SEACAT необходим, но недостаточен
Биохимическая активность различных компонентов комплекса затем была проверена в лаборатории. Хотя субкомплекс SEACAT находится в активной форме (в присутствии питательных веществ), исследователи заметили, что субкомплекс SEACIT все еще активен и способен блокировать mTOR. «Этот результат очень неожиданный, поскольку SEACAT долгое время описывался как прямой ингибитор SEACIT. Поэтому мы ожидали, что SEACIT будет неактивным в присутствии активного SEACAT. Наши результаты показывают, что SEACAT действует скорее как каркас для рекрутирования других регуляторных белков, и поэтому его присутствие необходимо, но недостаточно для ингибирования SEACIT», — объясняет Робби Ловит, последний автор исследования.
Получение структуры комплекса СЭА позволило выделить недостающие звенья регуляторного каскада mTOR. «Конечно, нам сейчас нужно выявить пока неизвестных партнеров, которые связывают себя с этим комплексом. Эти новые факторы могут оказаться терапевтическими мишенями для опухолей, в которых активность mTOR усилена», — заключает Лукас Тафур.
Источник истории:
Материалы предоставлено Женевский университет. Примечание. Содержимое может быть изменено по стилю и длине.
