Глицерин раскрывает связь между внутриклеточным метаболизмом и везикулярным транспортом

Модель, иллюстрирующая, как глицерин контролирует локализацию и функцию белка Imh1. Автор: Национальный университет Тайваня

Команда профессора Фан-Джен С. Ли из Национального университета Тайваня обнаружила, что промежуточная молекула клеточного метаболизма — глицерин — регулирует локализацию и функцию белка Гольджи Imh1. Это открытие раскрывает ранее неизученную связь между клеточным метаболизмом и везикулярным транспортом.

Органеллы внутри клеток, состоящие из биологических мембран, используют везикулярный транспорт для обмена питательными веществами, передачи сигналов, рециклинга клеточных материалов и утилизации отходов. Этот процесс можно сравнить с важностью кровеносной системы в организме человека. На сегодняшний день почти сотня генетических, аутоиммунных заболеваний и раковых патологий тесно связаны с нарушениями механизмов везикулярного транспорта.

Недавно исследовательская группа профессора Ли выяснила, что глицерин внутри клеток может регулировать локализацию и функцию структурного белка Гольджи Imh1, что позволило глубже понять молекулярные механизмы взаимодействия между клеточным метаболизмом и путями везикулярного транспорта. Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature Structural & Molecular Biology.

Аппарат Гольджи — ключевая органелла эукариотических клеток, отвечающая за модификацию белков и везикулярный транспорт. Его часто называют «транспортным центром» клетки. Нарушения в его работе могут привести к нейродегенеративным заболеваниям, расстройствам развития, аутоиммунным патологиям и раку.

Команда профессора Ли уже давно изучает молекулярные механизмы регуляции везикулярного транспорта в аппарате Гольджи. Ранее было установлено, что белок Imh1 участвует в поддержании структурной целостности и транспортной функции органеллы, однако детали его регуляции оставались неизвестными.

Исследователи обнаружили, что при гипотоническом шоке и снижении уровня глицерина в клетке нарушается локализация Imh1 и целостность аппарата Гольджи. Кроме того, метаболические аномалии и низкий уровень глицерина препятствуют правильному перемещению Imh1 в аппарат Гольджи, что приводит к дисфункции транспорта.

Для изучения молекулярных основ этого явления команда профессора Ли сотрудничала с группой протеомики профессора Ю Чиа-Джун из Университета Чан Гун. Используя передовые методы масс-спектрометрии с изотопными метками (XL-MS), они провели количественный анализ изменений сайтов сшивки лизина, подтвердив влияние глицерина на конформацию белка Imh1.

Этот регуляторный механизм наблюдается не только в дрожжах, но и в клетках млекопитающих, что указывает на его эволюционную консервативность и важность.

Поскольку глицерин является важным промежуточным метаболитом, это исследование раскрывает ранее упущенные из виду связи между внутриклеточным метаболизмом и везикулярным транспортом. Оно также подчеркивает ключевую роль метаболических путей в поддержании внутриклеточного транспорта.

«Уровень глицерина в клетках может быть связан с различными заболеваниями везикулярного транспорта, поэтому изучение его механизмов может помочь в разработке новых терапевтических стратегий», — отметил профессор Ли.

Дополнительная информация: Wan-Yun Chiu et al, Glycerol mediates crosstalk between metabolism and trafficking through the golgin Imh1, Nature Structural & Molecular Biology (2025). DOI: 10.1038/s41594-025-01600-x

Источник: National Taiwan University