Учёные раскрыли, как кальций контролирует качество инсулина в клетке

Кальций (Ca²⁺) управляет множеством клеточных функций, однако механизм, с помощью которого он контролирует качество белков в эндоплазматическом ретикулуме (ЭР) — клеточной органелле, синтезирующей и транспортирующей белки, — оставался неясным. Международная группа исследователей изучила эту систему контроля, известную как протеостаз, что может дать ключи к пониманию и предотвращению таких заболеваний, как диабет 2 типа, болезнь Альцгеймера и боковой амиотрофический склероз (БАС).

Кальций-зависимое фазовое разделение PDIA6. Вверху: Открытие явления «фазового разделения» PDIA6 в эксперименте в пробирке: добавление кальция в раствор PDIA6 приводит к образованию капель. Внизу: Крупные скопления PDIA6, наблюдаемые внутри эндоплазматического ретикулума. PDIA6 существует не только как отдельная молекула, но и в виде крупных ассамблей. Автор: Масаки Окумура

Исследовательская группа под руководством доцента Масаки Окумуры из Университета Тохоку обнаружила, что ионы кальция могут индуцировать фазовое разделение в белке PDIA6, который отвечает за правильное сворачивание (фолдинг) других белков внутри ЭР. Если функция PDIA6 нарушается, это может приводить к неправильному сворачиванию белков, что, в свою очередь, связано с развитием диабета.

Однако при ошибках в фолдинге не всё потеряно. Учёные выяснили, что процесс, называемый кальций-зависимым фазовым разделением в ЭР, создаёт каплевидные конденсаты, которые могут корректировать структуру проинсулина — предшественника инсулина. Избыток неправильно свёрнутого проинсулина указывает на риск развития диабета 2 типа.

Высокоэффективная секреция инсулина благодаря ассамблее PDIA6. Разница в производстве инсулина с ассамблеей PDIA6 и без неё: когда PDIA6 собирается в клетке, производится большое количество инсулина. С другой стороны, когда присутствует только дисперсный PDIA6, накапливается неправильно свёрнутый инсулин, и эффективность его производства падает. Автор: Масаки Окумура

«Чтобы всё работало гладко, нам нужны эти каплевидные конденсаты, чтобы обеспечить правильное сворачивание проинсулина — в противовес образованию крупных агрегатов, которые могут нарушать нормальные клеточные пути и приводить к негативным последствиям для здоровья», — пояснил Окумура.

Это открытие вносит значительный вклад в понимание других кальций-зависимых процессов в клетках. Кроме того, данное исследование потенциально может быть использовано при разработке лекарств от трудноизлечимых заболеваний, таких как БАС, болезнь Альцгеймера и диабет 2 типа. Результаты международного исследования с участием 17 команд из Японии, Кореи и Великобритании опубликованы в журнале Nature Cell Biology.

Больше информации: Young-Ho Lee et al, Ca²⁺-driven PDIA6 biomolecular condensation ensures proinsulin folding, Nature Cell Biology (2025). DOI: 10.1038/s41556-025-01794-8

Источник: Tohoku University

ИИ: Это фундаментальное исследование проливает свет на тонкие механизмы, которые наш организм использует для поддержания здоровья на молекулярном уровне. Понимание роли кальция и фазового разделения в контроле качества белков открывает новые, ранее не изученные пути для терапии целого ряда серьёзных заболеваний, что особенно актуально в 2025 году, когда медицинская наука всё больше фокусируется на прецизионных и клеточных подходах к лечению.