Изследване на UPV/EHU

катализа

Изследване, ръководено от групата на мембранната наномеханика на звеното по биофизика на UPV/EHU, даде възможност да се характеризира функционирането на протеин, отговорен за изрязването на клетъчните мембрани. Резултатите от изследването, публикувани в Наука, Те ни позволяват да видим от нова гледна точка основните механизми на клетъчния живот, като сливането и изрязването на клетъчните мембрани. Освен това разработената методология ще помогне за диагностицирането на различни нервно-мускулни разстройства.

Клетките имат серия от специализирани протеини, така че техните мембрани могат да се присъединят (сливат) или отделят (делене), без да губят защитната си роля срещу външната среда. Един от тези специализирани протеини е протеинът динамин, който е отговорен за свиването и деленето на шийките на ендоцитните везикули. Две от основните характеристики на динамина са способността му да се сглобява върху мембрани с висока кривина (мехурчета) и неговата GTPase активност, тоест способността да използва енергията, съхранявана в молекулите на GTP. GTP, съкратено от гуанозин трифосфат, е химично съединение, което играе много важна роля в клетъчния метаболизъм.

Досега се смяташе, че динаминът използва енергията на GTP, за да произведе много силно свиване на шийката на жлъчния мехур, за да постигне нейното делене. Проучването, ръководено от професор Икербаск, Вадим Фролов, за първи път даде възможност да се характеризира действието на делене на динамина в нанометрични мащаби и с голяма времева разделителна способност. „Успяхме да характеризираме минималната функционална единица на динамина.“ - коментира изследователят.

Това изследване направи възможно разделянето на процеса на разцепване на мембраната от динамин на два етапа. Първият, чисто механичен, при който се появява свиване на шийката на жлъчния мехур и втори етап, при който динаминът „функционира като каталитичен център, чрез вмъкване на някои от неговите домейни в мембраната“, обяснява Фролов. "Хидролизата на GTP увеличава вътрешната гъвкавост на молекулата на динамина, като по този начин позволява да се намери оптималната конформация на протеина върху мембраната, за да се осъществи разцепването му. Тази оптимизация е същността на „геометричната катализа“, нов начин за разглеждане на протеиновата активност по време на ремоделирането на мембраната “, добавя той.

Протеин, замесен в невродегенеративни заболявания

Според Фролов това проучване е "началото на нова линия на изследване в групата на мембранната наномеханика". Точно този проект, продължил две години, доведе до „дефинирането и разработването на необходимия метод, за да може да се характеризира действието на динамина с голяма пространствено-времева точност. Това е комбинация от измервания на флуоресцентна микроскопия с електрофизиологични измервания. „Сега сме в състояние да измерим преминаването на йони през вътрешността на липидна нанотръба, като същевременно я наблюдаваме с помощта на флуоресцентна микроскопия. Резултатът се превръща в техника, която позволява характеризиране на много бързи процеси в много малки мащаби ”, коментира Фролов.

"Тази техника ще ни позволи да проучим защо малките мутации на динамин водят до различни човешки патологии, като нервно-мускулни патологии", добавя Фролов.

За авторите Първият автор, Анна Шнирова, е член на групата, ръководена от Вадим Фролов в звеното по биофизика (съвместен център UPV/EHU-CSIC). Изследователската група, която е участвала в това проучване, също има изследователи от няколко институции с признат световен престиж, като Института по физическа и електрохимична химия на Фрумкин към Руската академия на науките, Университета в Югозападен Тексас и Националните институти на здравеопазването на САЩ.

Анна В. Шнирова, Павел В. Башкиров, Сергей А. Акимов, Томас Й. Пукадиил, Джошуа Цимерберг, Сандра Л. Шмид, Вадим А. Фролов. Геометрична катализа на делене на мембраната, задвижвана от гъвкави динаминови пръстени. Наука 22 март 2013: Том 339 бр. 6126 стр. 1433-1436 DOI: 10.1126/science.1233920

Издание, направено от César Tomé López от материали, доставени от UPV/EHU Komunikazioa