Транспортна система клітин. Як все відбувається
PLATINUM MED
Нобелівська премія 2013 року присуджена трьом вченим, які розгадали таємницю того, як клітина організовує свою транспортну систему. Кожна клітина - це фабрика, яка виробляє та експортує молекули. Наприклад, інсулін виробляється і виділяється в кров, а сигнальні молекули, які називаються нейромедіаторами, надсилаються від однієї нервової клітини до іншої. Ці молекули транспортуються по клітині в невеликих пакетах, які називаються везикулами.
Три Нобелівські лауреати відкрили молекулярні принципи, які керують тим, як цей вантаж доставляється в потрібне місце в потрібний час у клітині.
Ренді Шекман відкрив набір генів, необхідних для руху везикул. Джеймс Ротман розгадав білковий механізм, який дозволяє везикулам з'єднуватися зі своїми мішенями, щоб уможливити передачу вантажу. Томас Зюдхоф показав, як сигнали наказують везикулам точно вивільняти свій вантаж.
Завдяки своїм відкриттям Ротман, Шекман і Зюдгоф розкрили надзвичайно точну систему контролю за транспортуванням і доставкою клітинного вантажу. Порушення в цій системі мають згубні наслідки і сприяють виникненню таких захворювань, як неврологічні хвороби, діабет та імунологічні розлади.
Три Нобелівські лауреати відкрили молекулярні принципи, які керують тим, як цей вантаж доставляється в потрібне місце в потрібний час у клітині.
Ренді Шекман відкрив набір генів, необхідних для руху везикул. Джеймс Ротман розгадав білковий механізм, який дозволяє везикулам з'єднуватися зі своїми мішенями, щоб уможливити передачу вантажу. Томас Зюдхоф показав, як сигнали наказують везикулам точно вивільняти свій вантаж.
Завдяки своїм відкриттям Ротман, Шекман і Зюдгоф розкрили надзвичайно точну систему контролю за транспортуванням і доставкою клітинного вантажу. Порушення в цій системі мають згубні наслідки і сприяють виникненню таких захворювань, як неврологічні хвороби, діабет та імунологічні розлади.
Як перевозять вантаж в комірці
У великому і завантаженому порту необхідні системи, які гарантують, що потрібний вантаж буде доставлений в потрібний пункт призначення в потрібний час. Клітина, з її різними відсіками, які називаються органелами, стикається з подібною проблемою: клітини виробляють молекули, такі як гормони, нейромедіатори, цитокіни та ферменти, які повинні бути доставлені в інші місця всередині клітини або виведені з неї в потрібний момент. Час і місце - це все. Мініатюрні бульбашкоподібні везикули, оточені мембранами, переміщують вантаж між органелами або зливаються із зовнішньою мембраною клітини і випускають свій вантаж назовні. Це має велике значення, оскільки запускає активацію нервів у випадку з речовинами-передавачами або контролює метаболізм у випадку з гормонами. Як ці пухирці знають, де і коли доставити свій вантаж?
Затори на дорогах виявляють генетичних контролерів
Ренді Шекман був зачарований тим, як клітина організовує свою транспортну систему, і в 1970-х роках вирішив вивчити її генетичну основу, використовуючи дріжджі як модельну систему. За допомогою генетичного аналізу він виявив дріжджові клітини з дефектним транспортним механізмом, що створювало ситуацію, схожу на погано сплановану систему громадського транспорту. Пухирці накопичувалися в певних частинах клітини. Він з'ясував, що причина цього скупчення була генетичною, і продовжив ідентифікувати мутовані гени. Шекман виділив три класи генів, які контролюють різні аспекти транспортної системи клітини, тим самим давши нове розуміння суворо регульованого механізму, який опосередковує транспорт везикул у клітині.
Точне стикування
Джеймс Ротман також був заінтригований природою транспортної системи клітини. Вивчаючи транспорт везикул у клітинах ссавців у 1980-1990-х роках, Ротман виявив, що білковий комплекс дозволяє везикулам стикуватися і зливатися з мембранами-мішенями. У процесі злиття білки на везикулах і мембранах-мішенях зв'язуються один з одним, як дві сторони застібки-блискавки. Той факт, що таких білків багато і що вони зв'язуються лише в певних комбінаціях, забезпечує доставку вантажу в точне місце. Той самий принцип працює всередині клітини, коли везикула зв'язується із зовнішньою мембраною клітини, щоб вивільнити свій вміст.
Виявилося, що деякі з генів, які Шекман відкрив у дріжджах, кодують білки, що відповідають тим, які Ротман ідентифікував у ссавців, що свідчить про давнє еволюційне походження транспортної системи. Разом вони склали карту критично важливих компонентів транспортного механізму клітини.
Виявилося, що деякі з генів, які Шекман відкрив у дріжджах, кодують білки, що відповідають тим, які Ротман ідентифікував у ссавців, що свідчить про давнє еволюційне походження транспортної системи. Разом вони склали карту критично важливих компонентів транспортного механізму клітини.
Час - це все
Томас Зюдгоф цікавився тим, як нервові клітини спілкуються між собою в мозку. Сигнальні молекули, нейромедіатори, вивільняються з везикул, які зливаються із зовнішньою мембраною нервових клітин за допомогою механізму, відкритого Ротманом і Шекманом. Але ці везикули можуть вивільняти свій вміст лише тоді, коли нервова клітина подає сигнал своїм сусідам. Як же так точно контролюється це вивільнення? Відомо, що в цьому процесі беруть участь іони кальцію, і в 1990-х роках Зюдхоф шукав чутливі до кальцію білки в нервових клітинах. Він виявив молекулярний механізм, який реагує на приплив іонів кальцію і спрямовує сусідні білки швидко зв'язувати везикули із зовнішньою мембраною нервової клітини. Блискавка відкривається, і сигнальні речовини вивільняються. Відкриття Зюдхофа пояснило, як досягається часова точність і як вміст везикул може вивільнятися за командою.
https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/2013/press-release/
https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/2013/press-release/