Учёными построена 3д модель транспортного белка-липучки

Внимательный взгляд на один белок показывает, как он перемещает молекулярных пассажиров в клетки почек, мозга и других органов.

Белок LRP2 - это часть службы доставки, которая ловит определенные молекулы за пределами клетки и переправляет их внутрь. Теперь трехмерные карты LRP2 показывают структуру белка и то, как он захватывает и отпускает молекулы, сообщают исследователи 6 февраля в журнале Cell. При почти нейтральном pH вне клеток белок принимает более открытую форму, похожую на сеть. Но в кислой среде внутри клеток белок сминается, чтобы отбросить любых пассажиров.

Форма структуры LRP2 - и то, как она обеспечивает выполнение стольких функций, - ставило ученых в тупик на протяжении десятилетий. Белок помогает почкам и мозгу отфильтровывать токсичные вещества, а также работает в других местах, например, в легких и внутреннем ухе. Когда белок не функционирует должным образом, может возникнуть множество заболеваний, включая хроническую болезнь почек и синдром Доннаи-Барроу - генетическое заболевание, поражающее почки и мозг.

Различные заболевания, связанные с дисфункцией LRP2, обусловлены многочисленными функциями белка - он связывается с более чем 75 различными молекулами. Это огромное количество для одного белка, за что его прозвали "молекулярной липучкой", - говорит нефролог Джонатан Бараш из Колумбийского университета.

Как правило, LRP2 сидит на поверхности клеточной мембраны и ждет, чтобы зацепить проходящую мимо молекулу. После того как белок связывается с молекулой, клетка захватывает часть своей поверхности, содержащую белок, образуя внутренний пузырек, называемый эндосомой. Затем LRP2 высвобождает молекулу внутри клетки, и эндосома переносит белок обратно на поверхность.

Чтобы понять эту челночную систему, Бараш с коллегами собрали LRP2 из 500 мышиных почек. Исследователи поместили часть белка в раствор с внеклеточным pH 7,5, а часть - в раствор, имитирующий эндосомы, с pH 5,2. Используя криоэлектронный микроскоп, они получили изображения белков, а затем сшили их вместе на компьютере, создав трехмерные карты белка в открытой и закрытой формах.

Исследователи предполагают, что заряженные атомы кальция удерживают белок в открытом состоянии при внеклеточном pH. Но когда pH падает из-за ионов водорода, поступающих в эндосому, ионы водорода вытесняют ионы кальция, заставляя белок сжиматься.