Разгадана загадка распределения белков в растительных клетках

Лей Чжан работает с растением Arabidopsis. Автор: RUB, Marquard

Исследователи из Бохума обнаружили контрольный механизм, который может работать не только у растений.

То, как липиды в мембране эндоплазматического ретикулума растительных клеток взаимодействуют с белками для организации первого этапа транспорта белков, долгое время оставалось неразгаданной загадкой. Исследовательская группа из Рурского университета в Бохуме (Германия) под руководством профессора Кристофера Грефена раскрыла, как липидный переключатель в растительных клетках направляет белки в эндоплазматический ретикулум (ЭР) — входные ворота в секреторный путь клетки. Исследование было опубликовано в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences 8 октября 2025 года.

Белки должны попасть в мембрану

Белки, несущие «якорный хвост», должны быть встроены в мембрану ЭР, прежде чем они смогут выполнять свои клеточные функции. У растений эту задачу выполняет путь направленного вхождения якорных белков (GET). Однако до сих пор оставалось неясным, как регулируются GET-рецепторы.

Исследователи обнаружили, что липид фосфатидилинозитол-4-фосфат (PI4P) — обычно скудный в ЭР — действует как временный рекрутер. PI4P притягивает два GET-рецептора, AtGET1 и AtGET2, в тесную близость внутри мембраны ЭР.

«Это раннее кластеризация критически важно, но оно становится функциональным только после того, как фермент RHD4 удаляет фосфатную группу из PI4P, преобразуя его в фосфатидилинозитол (PI)», — объясняет Грефен.

Этот шаг фиксирует AtGET1 и AtGET2 в стабильном комплексе, обеспечивая правильное встраивание якорных белков и поддерживая рост корневых волосков у растений.

Молекулярный магнит

«PI4P действует как молекулярный магнит, который сводит вместе AtGET1 и AtGET2, а RHD4 затем запирает их в стабильное партнерство», — говорит доктор Лей Чжан, первый и соавтор исследования. «Этот PI4P-фосфатазный модуль раскрывает новую концепцию того, как клетки координируют транспорт белков с составом мембраны».

Результаты подчеркивают динамическое взаимодействие между липидами и белками в формировании организации клеточных мембран. Помимо растительной биологии, этот фосфоинозитидный переключатель может представлять собой общий механизм, с помощью которого клетки регулируют транспорт белков.

Эндоплазматический ретикулум представляет собой сложную сеть мембранных трубок и мешочков, которая играет ключевую роль в синтезе белков и липидов, детоксикации клетки и хранении кальция. Открытие немецких ученых может иметь значение для понимания механизмов клеточного транспорта не только у растений, но и у животных, включая человека.

Больше информации: Lei Zhang et al, A phosphoinositide-mediated switch of GET pathway receptor dimerization inArabidopsis, Proceedings of the National Academy of Sciences (2025). DOI: 10.1073/pnas.2514354122

Источник: Ruhr University Bochum