Протеомный анализ везикул обнаруживает новые белки-грузы и вспомогательные факторы в клеточном транспорте

Секреторный путь в эукариотических клетках играет ключевую роль в поддержании клеточных функций и физиологической активности, обеспечивая точную транспортировку белков к определённым внутриклеточным локациям или для секреции за пределы клетки.

Исследовательская группа под руководством профессора Го Юсонга из Отдела наук о жизни Гонконгского университета науки и технологий (HKUST) активно изучает молекулярные механизмы, с помощью которых белки-грузы распознаются и загружаются в транспортные везикулы по секреторному пути.

Основные результаты исследования

Команда успешно воссоздала упаковку множества белков-грузов, связанных с заболеваниями, в везикулы по секреторному пути, что стало мощным инструментом для изучения молекулярных механизмов загрузки грузов. Кроме того, они разработали инновационную аналитическую платформу, которая объединяет реконструкцию везикул с электронной микроскопией и протеомикой, позволяя систематически идентифицировать состав белков везикул и их морфологические особенности.

Этот комплексный подход доказал свою эффективность в обнаружении новых белков-грузов и клеточных факторов, которые опосредуют везикулярный транспорт.

Сотрудничество и публикации

Исследовательская группа под руководством профессора Го в сотрудничестве с командой профессора Яо Чжун-Пина из Гонконгского политехнического университета (PolyU) опубликовала свои результаты в Proceedings of the National Academy of Sciences.

В исследовании используется сочетание in vitro реконструкции везикул с количественной масс-спектрометрией для систематического выявления транспортных грузов, опосредованных белками-адапторами AP-1 и AP-4. Также выясняются ключевые цитозольные регуляторные факторы, участвующие в AP-4–опосредованном везикулярном транспорте.

Роль транс-Гольджи в секреторном пути

В секреторном пути сеть транс-Гольджи (TGN) служит центральным сортировочным узлом, точно упаковывая белки в транспортные везикулы. Ошибки сортировки могут препятствовать доставке грузов к правильным целям, что приводит к дефектам клеточной полярности, иммунной функции и другим физиологическим процессам.

Ключевые факторы сортировки белков в TGN

Ключевыми факторами, участвующими в сортировке белков в TGN, являются комплексы белков-адапторов AP-1 и AP-4. Мутации в их генах тесно связаны с несколькими заболеваниями человека:

Мутации в AP1S1 (кодирующем σ1-субъединицу AP-1) связаны с синдромом MEDNIK.

Мутации в AP1S2 могут вызывать Х-сцепленную умственную отсталость.

Мутации в любой из субъединиц AP-4 приводят к «синдрому дефицита AP-4», комплексному наследственному спастическому парапарезу.

Поэтому определение белков-грузов, зависимых от AP-1 и AP-4, имеет решающее значение для понимания их физиологической и патологической роли.

Идентификация белков-грузов и вспомогательных факторов

В этом исследовании команда профессора Го провела анализы формирования везикул с использованием клеток с нокаутом AP1γ1 или AP4ε, выделила фракции везикул и провела протеомный анализ с помощью количественной масс-спектрометрии. Этот подход позволил им идентифицировать белки-грузы, экспортируемые из TGN с помощью AP-1 и AP-4, а также ключевые цитозольные вспомогательные факторы, необходимые для AP-4–опосредованного транспорта.

Последующая биохимическая проверка показала, что CAB45 является AP-1–зависимым грузом, в то время как ATRAP (ангиотензин II типа I рецептор – ассоциированный белок) является AP-4–зависимым грузом. Примечательно, что AP-4 распознаёт тирозин-зависимый мотив на цитозольном конце ATRAP для опосредования его загрузки в транспортные везикулы из Гольджи.

Исследование также показало, что цитозольные белки WDR44 и PRRC1 играют решающую роль в AP-4–опосредованной сортировке грузов. При подавлении уровня WDR44 груз AP-4 ATG9A аномально накапливался в Гольджи. Аналогично, нокаут PRRC1 приводил к удержанию ATG9A в эндоплазматическом ретикулуме, нарушая клеточную аутофагию.

«Эти результаты не только углубляют наше понимание функций AP-1 и AP-4 в секреторном транспорте, но и предоставляют мощный методологический инструментарий для систематического изучения механизмов специфических вспомогательных факторов», — сказал профессор Го.

Соавторами исследования являются профессор Го из HKUST и профессор Яо из PolyU. Первый автор — доктор Пэн Цзыцин, постдокторант HKUST.

Источник