(Medical Xpress) – Новое исследование Университета Райса и итальянского Научного института Eugenio Medea дает подсказки о наследственной спастической параплегии (HSP), группе наследственных неврологических расстройств, от которых страдают около 20000 человек в Соединенных Штатах. В исследовании, опубликованном 5 июля в Proceedings of the National Academy of Sciences, впервые приводится подробный отчет о биохимическом действии атластина, белка, продуцируемого одним из генов, связанных с HSP.
Основными симптомами HSP являются прогрессирующая спастичность и слабость мышц ног и бедер. Это происходит из-за медленной дегенерации нервов, передающих сигналы от позвоночника к ногам, ступням и пальцам ног. Хотя ученые знают, что HSP может быть результатом более двух десятков различных генетических мутаций, они не знают, как эти мутации вызывают дегенерацию нервов.
"Пару лет назад мы обнаружили, что атластин играет ключевую роль в создании и поддержании важного внутреннего компартмента здоровых клеток, называемого эндоплазматическим ретикулумом," сказал биохимик Райс Джеймс МакНью, ведущий соавтор нового исследования. "Известно, что HSP в первую очередь влияет на длинные нервные клетки, которые могут растягиваться от нижней части спины до основания ноги. Похоже, что атластин играет особенно важную роль в поддержании здоровья этих клеток, и мы хотим знать, почему."
МакНью, доцент кафедры биохимии и клеточной биологии в Райс, и Андреа Дага, ученый из Института Медея, в 2009 году определили, что атластин является одним из редких видов белков, которые могут вызывать слияние мембран.
"Слияние мембран – фундаментальный процесс, участвующий во многих функциях клетки, но только несколько белков могут его инициировать," МакНью сказал. "До 2009 года мы думали, что все мембранные слитые белки работают одинаково. Атластин был совершенно другим, потому что это фермент, который использует химическую энергию для синтеза. Нам действительно пришлось начать с нуля, чтобы определить, как это работает."
Мембраны – это одновременно кирпичные стены и пакеты микробиологии на молнии. Каждая живая клетка заключена в водонепроницаемую мембрану из жирных кислот, и все взаимодействия клетки с внешним миром опосредуются тем, что может и не может проходить через эту мембрану. Когда вирус проникает в здоровую клетку, он использует слияние мембран. Когда сперматозоид оплодотворяет яйцеклетку, происходит слияние мембран. Мембраны также используются внутри ячейки, где они служат в качестве камер для биохимических реакций, грузовых контейнеров и трубопроводов.
Чтобы выяснить, как атластин инициирует слияние мембран, МакНью, Дага и его коллеги провели эксперименты с использованием версии атластина плодовой мушки, которая очень похожа на версию, обнаруженную у людей. Выборочно отключая части белка и изучая, как эти модификации влияют на способность атластина способствовать слиянию мембран в пробирке и культурах клеток, команда постепенно построила картину того, как работает атластин. Они обнаружили, что пары белков атластина, каждый из которых закреплен на отдельной мембране, могут связываться друг с другом, когда оба партнера являются функциональными ферментами. Это действие сближает разделенные мембраны и позволяет произойти слиянию.
Кроме того, они обнаружили, что для активности слияния требуется небольшой кусочек около конца атластина.
"У атластина довольно короткий хвост, который выступает из места, где белок закреплен на мембране," Дага сказал. "Когда мы удалили этот хвост, мы обнаружили, что белок не может стимулировать слияние мембран, даже когда две копии обычно связываются вместе."
МакНью сказал, что предыдущие исследования секвенирования генов показали, что у некоторых пациентов с HSP есть генетические мутации, которые приводят к дефектам в этой критической хвостовой области белка атластина.
"Это исследование, как и другие работы, предполагает, что область клетки, где атластин способствует слиянию мембран, эндоплазматический ретикулум, является хорошей целью для будущих исследований причин HSP," сказал МакНью, научный сотрудник исследовательского центра Rice’s BioScience Resesarch Collaborative.