Белки в танце: как клетки двигаются благодаря разборке актиновых филаментов

от

Некоторые клетки, например, иммунные, очень подвижны — они постоянно меняют свою форму, мигрируют к ране, которую нужно закрыть, или преследуют бактерии в кровотоке. Эта подвижность обеспечивается цитоскелетом — сложной сетью филаментов, которые непрерывно собираются и разбираются.

Как разборка актиновых филаментов регулируется ключевыми факторами

Команда под руководством Штефана Раунсера из Института молекулярной физиологии Общества Макса Планка в Дортмунде (MPI) выяснила, как координируется разборка актиновых филаментов с помощью ключевых факторов — коронина, кофилина и AIP1. Их исследование опубликовано в журнале [Cell](https://doi.org/10.1016/j.cell.2025.09.016).

Новые представления о роли белков

Исследование переопределяет роли этих белков и предоставляет молекулярные детали, которые улучшают наше понимание того, как здоровые и злокачественные клетки перемещаются по организму.

Роль цитоскелета в подвижности клеток

Клетки растут, меняют форму, двигаются и делятся. Они придают структуру тканям, закрывают раны и охотятся на бактерии в крови. Эта подвижность является предпосылкой для различных важных биологических функций, таких как иммунитет, но она также лежит в основе патологических процессов, например, метастазирования.

Механическая стабильность клетки и её способность двигаться обеспечиваются цитоскелетом — динамической сетью белковых трубок и филаментов. Актиновые филаменты играют в этой системе важную роль. Они самособираются путём полимеризации отдельных актиновых белков.

«В среднем клетки могут перемещаться примерно на 30–50 микрометров в час — примерно 1 мм в день. Для клетки размером с микрометр это, конечно, не быстрый темп, — говорит Штефан Раунсер, директор MPI в Дортмунде. — Однако молекулярный процесс, лежащий в основе движения, должен происходить со «стремительной» скоростью».

Молекулярный механизм разборки актиновых филаментов

За секунды актиновые филаменты растут под клеточной мембраной, толкая её вперёд. Почти так же быстро эти филаменты должны разбираться, чтобы предотвратить непродуктивное удлинение и обеспечить оптимальную передачу мощности к мембране. Разборка регулируется трио белков — коронином, кофилином и AIP1, — но лежащие в её основе механизмы до сих пор оставались неясными.

Используя криоэлектронную микроскопию, учёные получили 16 трёхмерных структур, которые показывают, как эти белки действуют вместе на актиновые филаменты, объясняет Вут Остерхеерт, первый автор исследования и бывший постдок в лаборатории Раунсера (сейчас младший руководитель группы в Нидерландском институте рака).

«Впервые мы смогли визуализировать разборку актиновых филаментов в таких деталях, и процесс оказался включающим несколько согласованных шагов. Другими словами, мы обнаружили танец между белками — молекулярную хореографию», — говорит Остерхеерт.

Механизм разборки актиновых филаментов

Сначала коронин прикрепляется к филаменту и аллостерически ускоряет высвобождение фосфата, который остаётся связанным с актином после гидролиза АТФ. Это также запускает небольшое изменение в скручивании филамента, что подготавливает его к связыванию с несколькими белками кофилина.

Связывание кофилина вытесняет коронин с филамента, создавая платформу для связывания AIP1, которая затем действует как зажим: она захватывает и «сжимает» филамент, разрушая связи между актиновыми единицами, что в конечном итоге приводит к быстрому разрубанию.

Многие этапы выясненного механизма ранее не были ожидаемы. Предыдущие исследования других групп предполагали, что кофилин является основным белком, который разрывает актиновый филамент, а AIP1 действует только как вспомогательный белок. Однако исследование учёных из Общества Макса Планка демонстрирует, что AIP1 является фактическим белком, который выполняет разрыв.

«Наше структурное исследование позволило нам переопределить роли ключевых факторов в разборке актиновых филаментов», — говорит Раунсер. Нарушение регуляции любого из этих белков связано с широким спектром заболеваний — от рака до иммунных расстройств и миопатий.

«Наша работа теперь предоставляет механистическую основу для динамики актина, которая в конечном итоге может способствовать разработке новых терапевтических агентов», — добавляет Остерхеерт.

«С научной точки зрения также просто увлекательно, что мы смогли визуализировать синергетические действия коронина, кофилина и AIP1 в таких деталях. Это подчёркивает, насколько жёстко регулируется разборка сети актиновых филаментов», — заключает Остерхеерт.

Предоставлено
[Max Planck Society](https://phys.org/partners/max-planck-society/)

Источник

Другие новости по теме

Другие новости на сайте