Клетки нашего организма выполняют сотни тысяч важных функций каждый день, и все они тщательно координируются на микроскопическом уровне. Однако точные механизмы, влияющие на люминальный pH — один из ключевых компонентов, который позволяет клеткам правильно функционировать, — в каждой органелле остаются неясными.
Исследование японских учёных
В исследовании, опубликованном в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, учёные из Университета Осаки обнаружили, что два тесно связанных белка помогают поддерживать оптимальные условия внутри ключевых клеточных органелл. Эти белки регулируют среду в аппарате Гольджи и транс-Гольджи сети, которые отвечают за модификацию белков, обеспечивая их функциональность.
Эукариотические клетки содержат множество различных органелл, которые выполняют специализированные функции, требующие определённых условий. Люминальный pH внутри этих субкомпартментов имеет решающее значение для осуществления ими основных процессов, таких как модификация вновь созданных белков, например, гликозилирование.
«Известно, что некоторые белки связаны с протонными насосами, которые регулируют pH внутри определённых органелл, — говорит ведущий автор Син-итиро Ёсимура. — Однако точные механизмы, с помощью которых эти белки определяют внутренний pH каждой органеллы, до конца не изучены».
Цель исследования
Чтобы решить эту задачу, исследователи искали белки, которые взаимодействуют с Rab6, членом семейства белков Rab. Эта группа белков регулирует мембранный транспорт и определяет идентичность органелл через такие основные процессы, как везикулярный транспорт.
«Результаты были очень чёткими, — объясняет Акихиро Харада, старший автор. — Мы обнаружили, что Rab-связывающие белки Oxr1 и Ncoa7 специфически расположены на мембранах аппарата Гольджи и транс-Гольджи сети, где они предотвращают чрезмерное подкисление, ингибируя активность протонного насоса вакуолярного типа».
Роль V-АТФазы
V-АТФаза работает внутри эукариотических клеток, подкисляя их компоненты и транспортируя протоны через плазматические мембраны. Когда функция Oxr1 и Ncoa7 была подавлена, V-АТФаза смогла значительно повысить внутреннюю кислотность аппарата Гольджи и транс-Гольджи сети.
Кроме того, в клетках были обнаружены дефекты гликозилирования белков — основной ферментативной реакции, осуществляемой в аппарате Гольджи и транс-Гольджи сети. Дефекты гликозилирования создают множество проблем для функционирования клеток, поскольку этот процесс обеспечивает поддержание важных физиологических функций клеток.
«В совокупности наши результаты позволяют предположить, что Oxr1 и Ncoa7 регулируют V-АТФазу в аппарате Гольджи и транс-Гольджи сети для поддержания оптимального люминального pH для ферментативной активности», — говорит Ёсимура.
Значение исследования
Учитывая, что врождённые нарушения гликозилирования вызваны мутациями в генах, участвующих в синтезе гликопротеинов и липидов, таких как V-АТФаза, эти результаты дают новое представление о том, как именно возникают эти заболевания. Они также могут объяснить, почему предыдущие исследования у людей с дефицитом OXR1 и у мышей, лишённых Oxr1 и Ncoa7, показали аномальную функцию лизосом, что может привести к накоплению непереваренных материалов и нарушению клеточных функций.
Предоставлено Университетом Осаки.