Ученые из The Scripps Research Institute смогли изучить всю структуру динеинового комплекса, выполняющего ряд важнейших функций внутри клеток, в частности, преобразование химической энергии в механическую и перемещение грузов между клетками. Сообщение об этом опубликовано в Nature Structural & Molecular Biology.

Динеиновый комплексДинеины — моторные белки, перемещающиеся по микротрубочкам цитоскелета, трансформирующие химическую энергию в механическую, переносящие грузы между клетками и выполняющие ряд других важных для существования клеток функций. При этом нарушения в работе динеинового комплекса, судя по всему, связаны с такими болезнями, как Паркинсон, Альцгеймер и Хантингтон.

При этом до последнего времени подробно изучить работу динеинового комплекса не удавалось, так как его объем очень велик, а структура крайне сложна. В результате ученые до последнего времени довольствовались исследованием отдельных отрезков комплекса.

Теперь же исследователи сначала создали в лаборатории отдельные белки динеинов и второй части комплекса — динактинов. Затем с помощью электронной микроскопии они смогли сделать двухмерные изображения белков, которые уже содержали огромную, до этого не известную информацию об их структуре. Но и это еще не все. После этого было не только получено изображение белков, но и зафиксировано их взаимодействие и перемещение по микротрубочкам.

В результате было создано трехмерное изображение всей динеиновой структуры, что даст ученым новую и крайне важную информацию.

Истчоник: Научная Россия

Бактерия Photorhabdus luminescens служит оружием нападения для некоторых круглых червей, питающихся насекомыми: когда нематода собирается напасть на жертву, она в первую очередь заражает её бактериями Photorhabdus luminescens. Бактерия же травит жертву коктейлем из токсинов. Исследователи из Института молекулярной физиологии Общества Макса Планка (Германия) обнаружили у Photorhabdus luminescens любопытный механизм, с помощью которого токсин попадает в клетки жертвы.

Схема строения молекулярного шприца, сидящего на мембране (здесь и ниже рисунки авторов работы).Яд бактерий на молекулярном уровне состоит из трёх частей: TcA, TcB и TcC. Этот комплекс садится на мембрану клетки, которую предстоит отравить, и проникает внутрь в виде маленького мембранного пузырька. ТсС после этого попадает из пузырька в цитоплазму и разрушает цитоскелет. Было, однако, непонятно, как ТсС проникает из мембранного пузырька, в котором токсин изолирован от клетки, в саму клетку.

Схема действия молекулярного шприца; оранжевым обозначен токсин ТсС.Учёным под руководством Стефана Раунсера удалось расшифровать механизм работы трёхчастного токсина. Исследователи изучили отдельные комплексы токсина с помощью криоэлектронного микроскопа. Оказалось, что ТсА представлен пятью субъединицами и образует что-то вроде колокола. Внутри колокола формируется канал с узкой и широкой частями (всю конструкцию исследователи сравнивают с рожком вувузелой). Между узкой и широкой частью канала есть затычка, которая отходит при изменениях рН внутри пузырька с токсином. То есть токсин встроен в мембрану, но его ядовитая часть, ТсС, до поры бездействует. Но вот затычка освобождает канал, и колокол узким концом входит глубже в мембрану (то есть корректнее было бы сравнить это не с вувузелой, а со шприцем).

Одновременно токсичный компонент втягивается в канал, где особым образом модифицируется и меняет неактивную пространственную структуру на активную. После превращения в канале ТсС впрыскивается в цитоплазму клетки, где и начинает отравляющую работу.

Такие токсины (они же АВС-токсины) довольно распространены среди бактерий и есть не только у Photorhabdus luminescens, которые живут в симбиозе с энтомопатогенными нематодами. Так что, возможно, эти данные помогут обезвредить патогенные бактериальные виды, опасные для человека. Стоит добавить, что у некоторых бактерий (например, у возбудителя дизентерии) вдобавок к АВС-системе появилась ещё одна «шприцеобразная» методика для доставки токсина. Однако в этом случае сам шприц остаётся связан с бактериальной клеткой, то есть бактерии нужно столкнуться с клеткой-жертвой. У Photorhabdus luminescens шприц с токсином, напротив, отправляется в свободное плавание, и бактерия травит клетки, даже не приближаясь к ним.

Результаты исследования опубликованы в журнале Nature.

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

Клетка поддерживает форму и передвигается благодаря белку актину: полимеризуясь, он образует нити — актиновые микрофиламенты, главнейшие элементы цитоскелета. Эти филаменты служат клетке опорой, придают ей упругость и т. д.

Опухолевые клетки с актиновыми цитоскелетными нитями (красные) (фото Tomasz Szul).Роль актина трудно переоценить: от него зависит тьма самых разных вещей, от внутриклеточного транспорта до межклеточного общения, и потому этот белок всегда пользовался повышенным вниманием со стороны учёных. В частности, один из самых интригующих вопросов связан с его полимеризацей-деполимеризацией, то есть с образованием и разрушением белковых скелетных нитей. Естественно, эти процессы ввиду своей важности чрезвычайно тонко и чрезвычайно сложно регулируются. Исследователи из Технологического института штата Джорджия (США) обнаружили ещё одно воздействие, которое регулирует состояние актина в клетке, — обычную силу натяжения.

Клетка постоянно испытывает какие-то внешние влияния: её давят, тянут, мнут и т. д. Можно вспомнить о кровяных сосудах, где клетки подвержены воздействию гидродинамических сил, или о нагрузке на кости и мышцы при любом движении. Эти силы действуют в разных направлениях, причём их (сил и направлений) может быть сразу несколько. Чтобы к ним приспособиться, клетка должна противопоставить им цитоскелет, то есть обязана постоянно его перестраивать в зависимости от того, где появилась очередная сила.

Исследователи попробовали проверить, будут ли силы натяжения сами по себе укреплять взаимодействие между молекулами актина — то есть будет ли так, что чем больше разрывное воздействие на актиновую нить, тем сильнее мономеры последней друг за друга держатся. Для этого Ларри Макинтайр и его коллеги использовали атомно-силовой микроскоп, модифицировав его следующим образом: на кончик зонда микроскопа, который применяется для сканирования микроповерхностей, перенесли отдельные молекулы актина, а саму поверхность под зондом покрывали либо теми же мономерами актина, либо актиновыми нитями. Когда зонд опускался на поверхность, между молекулами актина возникало полимеризующее взаимодействие, и, попытавшись поднять зонд, можно было измерить его силу в зависимости от натяжения актиновой нити. Кроме того, в отдельном опыте симулировалось взаимодействие между разными аминокислотами актина, которые отвечают за те или иные виды связей между молекулами актина.

И вот что выяснилось. Дополнительная сила натяжения, приложенная к актиновой нити, заставляла мономеры белка сильнее связываться друг с другом, сообщают учёные в журнале PNAS. К этому взаимодействию подключались новые аминокислоты, и белковая нить упрочнялась. То есть чем сильнее пытались её разорвать, тем больше связей внутри неё образовывалось.

Такой способ управления цитоскелетом гораздо быстрее и удобнее: например, если на какую-то часть клетки усилилось давление, не нужно ждать, когда некий рецептор на мембране даст сигнал молекулярным посредникам в цитоплазме, те передадут его дальше, и в итоге какой-нибудь фермент придёт и укрепит связь между блоками актина в нужном месте цитоскелета. Вместо этого сам цитоскелет понимает, где и когда следует нарастить свою прочность, и сам же эту работу выполняет.

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА