Чтобы выжить и выполнить свои биологические функции, клеткам необходимо брать материал из среды. В ходе данного процесса белки в клетках втягивают внутрь мембраны, формируя подобие ям, в которых в итоге инкапсулируется материал в пузырьке. И вот теперь исследователи из университета Пенсильвании показали отношения, управляющие данным процессом под названием эндоцитоз. Новое исследование, опубликованное в издании Nature Communications, показало, что порог, при котором белки успешно формируют пузырьки, основан на количестве втягивающих белков и натяжении мембраны. Если натяжение мембраны падает, для достижения критической массы требуется уже меньше белков. Вычислить порог у конкретной клетки было бы важно для понимания многих биологических процессов. При целом спектре заболеваний нарушается нормальный эндоцитоз, а потому изменение данного порога может стать основой будущих терапий. Отношения между активностью белков и натяжениями мембран могут также помочь объяснить недавно открытую тропу ультрабыстрого эндоцитоза, в которой клетки временами способны формировать пузырьки за несколько миллисекунд, в тысячи раз быстрее, чем обычно. Исследование провели доцент Тобиас Бомгарт и аспирант Чжень Ши. Биохимики определили класс белков, которые облегчают эндоцитоз, натягивая клеточную мембрану. Однако роль каждого из белков данного класса и точное количество белков, необходимое для формирования пузырьков, остаются неясными. Методы микроскопии с достаточным разрешением не позволяют увидеть эндоцитоз в действии. «Существуют мощные методы, которые позволяют ясно увидеть на молекулярном уровне, как белки меняют форму мембран», сказал Ши. „Однако важнее увидеть изменение процесса со временем, поскольку часто образцы приводятся в твердое состояние, например, с помощью заморозки. По той же причине существующие методы не позволяют контролировать натяжение клеточной мембраны“. «Наш подход основан на технологии, разработанной в нашей лаборатории», сообщил Бомгарт. „Эта технология может использоваться для контроля над натяжением мембраны и визуализации процесса белкового связывания мембраны в реальном времени“. Чтобы обойти ограничения микроскопов, исследователи разработали технологию для выведения необходимой информации из образцовой системы. Они создали автономные клеточные мембраны, маркированные флуоресцентно и частично всосанные пипеткой. Стандартное всасывание втянуло небольшую часть мембраны в пипетку, формируя вытянутость в сферической модели клетки. Исследователи поместили образцовую клетку в ванну сгибающих мембрану белков, флуоресцентно подсвеченных разными цветами. Белки прикрепились к экстерьеру образцовой клетки и запустили эндоцитоз в нескольких местах одновременно. «С точки зрения белков не имеет значения, что они за пределами образцовой клетки. Для них это в любом случае плоская поверхность», сказал Бомгарт. белки сумели вытянуть часть мембраны из пипетки и укоротили длину втянутой области. Измерив изменения, ученые сумели обозначить точку, в которой на мембране образцовой клетки начался эндоцитоз. Затем, благодаря интенсивности флуоресцентных маркеров, ученые сумели вычислить общее количество белка в той точке. Изменение силы всасывающего давления пипетки также изменило натяжение образцовой клеточной мембраны в целом, позволив ученым напрямую наблюдать роль, которую натяжение играет в отношении числа сгибающих мембрану белков. Взаимодействие между этими двумя факторами означает, что порог начала эндоцитоза можно снизить не только развертыванием большего числа белков, но и снижением натяжения мембраны в целом. И хотя весь механизм исследовать в образцовых клетках не было возможно, последний метод мог бы объяснить скорость ультрабыстрого эндоцитоза в клетках. «Это похоже на отправку сообщения вашему другу с помощью телефонного звонка, а не передачи лицом к лицу», сказал Бомгарт. „Сигнал натяжения волнообразно размножается по клеточной мембране, что намного быстрее, чем выработка большего числа белков, которым нужно физически добраться до места формирования пузырька“. Хотя в эксперименте использовался лишь один тип сгибающего мембрану белка, в будущем исследовании данная технология позволит ученым исследовать роль других участников эндоцитоза. 27.01.2015 |
Биосфера
Journal of the AChemSociety: Синтетика вызывает хаос в первичном бульоне | |
Наше тело состоит из триллионов различных... |
Evolution: Островные летучие мыши одного вида эволюционируют по-разному | |
Исследователь из Мельбурнского университе... |
ACS Nano: Зубы нутрий и бобров помогут ученым вывести формулу совершенной эмали | |
Болтливые белки, очаровательные нутрии и ... |
New Phytologist: Сети прожилок на листьях появились 201 млн лет назад | |
По мнению исследовательской группы под ру... |
GBE: ДНК древних пингвинов Адели выявило повторы возрастом сотни миллионов лет | |
Микросателлиты — ценный инструмент ... |
Current Biology: У бенгальских кошек в ДНК лишь несколько процентов от леопарда | |
Если вы задаетесь вопросом, кому принадле... |
Science: Облик будущих партнеров запечатлен у бабочек Heliconius в генах | |
Тропические бабочки Heliconius хорошо известны... |
BioDesign Research: Для производства каротиноидов разработали специальные дрожжи | |
Более 90% коммерчески доступных каротиноидов п... |
Познакомьтесь со странной амфибией, которая выкармливает своих детенышей молоком | |
Некоторые цецилии выкармливают своих детенышей... |
Nature Neuroscience: Ученые доказали, что терпение приносит свои плоды | |
В новом исследовании неврологи показали, как&n... |
Ecology: Японские медведи в поисках пищи разоряют лесопосадки | |
Бурые медведи, добывающие пищу на полуост... |
FEARC: Археологи используют фундук для реконструкции древних лесных массивов | |
Если бы мы могли встать на мест... |
Геномы бабочек и мотыльков практически не изменились за 250 млн лет эволюции | |
Самый обширный анализ такого рода показывает, ... |
Гигантские антарктические морские пауки удивили всех отношением к потомству | |
Размножение гигантских морских пауков в А... |
Ученые намерены глубже понять жизнь на Земле благодаря имиджеомике | |
Имиджеомика, новая область науки, за посл... |
Palaeontology: Древнейшая ископаемая рептилия из Альп оказалась подделкой | |
Окаменелость возрастом 280 млн лет, котор... |
Nature: Стволовые клетки растений подскажут, как развивается рак | |
Крошечный корень растения толщиной не бол... |
Nature: Как плодовые мушки управляют навигационной системой мозга | |
Когда мы идем по улице, у нас&n... |
Переселенные овсянки со временем разучивают все песни, необходимые для выживания | |
Птенцы певчих птиц, переселенные в рамках... |
Animal Behaviour: Козы по голосу определяют, злой хозяин или добрый | |
Козы могут отличить счастливого человека от&nb... |
Маленькие-то какие хорошенькие! Ученые впервые увидели новорожденную белую акулу | |
Вы удивитесь, но большие белые акулы, сов... |
Current Biology: Сумчатая мышь из Австралии жертвует сном ради секса | |
Всем живым существам необходим сон. Когда люди... |
Scientific Reports: Перья у динозавров могли появиться как средство запугивания | |
Небольшие всеядные и насекомоядные диноза... |
СПбГУ: Вот почему сальмонелла по-разному заражает животных, насекомых и растения | |
Ученые СПбГУ с коллегами провели исследов... |
FEM: Ученые предлагают сушить живые деревья ради сохранения биоразнообразия | |
Экологам давно известно, что мертвые дере... |
EEH: Ученые призвали не игнорировать влияние кожного микробиома на здоровье | |
Эпидермальные микроорганизмы, жизненно важные ... |
Royal Society Open Science: Ученые выяснили, как акулы-молотилки лупят хвостом | |
Подобно Индиане Джонсу с его хлыстом... |
Current Biology: Одомашнивание растений влияет на их микробиом | |
Новое исследование, проведенное под руков... |
Journal of the Geological Society: В окаменелостях нашли ключевые следы эволюции | |
Исследование, проведенное под руководство... |
Current Biology: Созданы дрожжи, питающиеся светом | |
Возможно, вы знаете дрожжи как орган... |