Ученые выяснили, как белки попадают в митохондрии

Американские ученые показали, что белки попадают из цитоплазмы в митохондрии с помощью белка MTCH2, который позволяет им пересечь мембрану. Эта информация поможет понять, как митихондрии эволюционировали и как они взаимодействуют с другими компонентами клетки. Кроме того, результаты работы можно использовать для разработки лекарств от рака. Исследование опубликовано в журнале Science.Митохондрии — это органеллы, которые ответственны за синтез энергии в клетках. Раньше митохондрии были свободноживущими организмами, но более миллиарда лет назад их поглотили эукариотические клетки. Это классический пример симбиотической эволюции. Митохондриям для нормальной работы нужны белки, которые они получают из цитоплазмы клетки. Особенно важны белки, которые находятся в наружной мембране митохондрии. Благодаря им органеллы «общаются» с остальной клеткой. Кроме того, эти белки важны для работы иммунитета и связаны с запуском программируемой гибели клетки — апоптоза. Тем не менее, биологи до сих пор не понимали, как белки митохондрий попадают в органеллы и пересекают их мембрану.Ученые сосредоточились на особом классе белков, которые «заякорены» с хвоста в наружной мембране митохондрий. Они использовали скрининг с помощью CRISPR-интерференции. Исследователи последовательно выключали гены и оценивали их влияние на заякоренные белки. Они обнаружили один ген, при удалении которого значительно снижалась концентрация заякоренных в мембране митохондрий белков. Ученые предположили, что именно связанный с этим геном белок MTCH2 ответственен за их включение в мембрану. Чтобы подтвердить это, они провели дополнительные эксперименты. Биологи выяснили, что MTCH2 необходим и достаточен для переноса заякоренных белков из цитоплазмы в мембрану митохондрий.Ученые предположили, что MTCH2 имеет особую форму, которая позволяет ему доставлять белки из цитоплазмы в митохондрии. Исследователи получили аминокислотную последовательность MTCH2 и пропустили ее через Alpha Fold —систему, которая способна предсказать структуру белка. Оказалось, что MTCH2 — это гидрофобный белок, благодаря чему он может вставлять другие молекулы в мембрану органеллы. При этом у него есть один гидрофильный домен, который как раз и связывается с другими беками. Чтобы подтвердить эту гипотезу, ученые провели еще один эксперимент. Они внесли точечную мутацию в последовательность гена, который кодирует MTCH2. Ее было достаточно, чтобы изменить поведение белка и его взаимодействия с другими молекулами. Ученые смогли выявить несколько мутаций, которые либо повышали, либо снижали активность белка.Открытие функции белка важно как для фундаментальной биологии, так и для медицины. MTCH2 произошел от семейства транспортеров растворенных веществ — достаточно старого семейства белков, которые транспортируют различные типы молекул по клетке. Ученые заинтересованы в изучении эволюции этого белка. Также исследователи хотят рассмотреть вопрос взаимодействия митохондрий с остальными компонентами клетки. Например, ученые заинтересованы в том, как именно митохондрии реагируют на стрессовые условия и изменения параметров в клетке, а также хотят понять, как именно белки достигают митохондрий от места их синтеза. Сам белок MTCH2 связан с различными клеточными процессами: например, с делением и слиянием митохондрий, с биосинтезом липидов и даже с развитием болезни Альцгеймера. Также MTCH2 пропускает в митохондрии белки, которые ассоциированы с запуском апоптоза — механизма программируемой клеточной гибели. Если внести в MTCH2 мутацию, повышающую его активность, то это сможет снизить выживаемость клеток. Это актуально в случае рака. На основе такого механизма может быть разработан новый подход к лечению рака.Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram.