Клеточные биологи Киотского университета хотели выяснить, участвуют ли «переворачивающие» ферменты, принадлежащие к семейству Р4-АТФазы, в побуждении клеточных мембран к изменению формы. Эти ферменты переводят определенные липиды между внутренним и внешним слоями мембраны. До сих пор не было ясно, сыграли ли они роль в изменении кривизны мембраны, потому что ученые не могли увидеть их активность в сочетании с деформацией мембраны.Исследователи разработали процесс, позволяющий им это делать.
Они пометили флуоресцентные молекулы белками «BAR», воспринимающими кривизну, которые присутствуют в цитозоле, и наблюдали за их поведением.Известно, что когда один тип BAR-домена, называемый N-BAR, рекрутируется на клеточную мембрану, он проникает через липидный бислой клетки, вызывая образование небольшой внутренней кривизны. Белок чувствует это изменение кривизны, что приводит к привлечению большего количества доменов N-BAR, которые прикрепляются друг к другу вдоль части мембраны, вызывая ее преобразование в трубку.
С другой стороны, домены BAR и F-BAR этого не делают, если только, как обнаружили исследователи, в клетках не был активирован специальный фермент переворота, называемый ATP10A. ATP10A переворачивает липидный фосфатидилхолин с внешнего на внутренний слой клеточной мембраны, вызывая небольшое изменение ее кривизны. Когда ATP10A был активирован, домены BAR и F-BAR воспринимали изменение кривизны и связывались с клеточной мембраной. Затем белки собрались, прикрепились друг к другу вдоль клеточной мембраны и превратили эту часть в выступающий внутрь каналец.
Этого не происходило в клетках, в которых был выключен ATP10A.«Повышенный изгиб внутрь плазматической мембраны из-за экспрессии ATP10A усиливает эндоцитоз», — объясняет Хе-Вон Шин из Высшей школы фармацевтических наук Киотского университета. Эндоцитоз — это процесс, при котором часть клетки поглощает внешние молекулы для дальнейшей обработки.«Плазматическая мембрана также динамически меняет форму во время миграции клеток, инвазии раковых клеток, деления клеток, поглощения питательных веществ и проникновения патогенов и вирусов в клетки», — объясняет Шин. «Это исследование является первым доказательством того, что изменения в составе трансбислойных липидов, вызванные Р4-АТФазами, могут деформировать биологические мембраны», — говорит она.
Исследование опубликовано в последнем выпуске журнала EMBO.