Учёные раскрыли структуру «нанокурьера», доставляющего грузы к поверхности клетки

Международная группа исследователей под руководством Университета Помпеу Фабра обнаружила и описала работу наномашины, контролирующей конститутивный экзоцитоз — непрерывную доставку сферических молекулярных «посылок» к поверхности клетки. Этот процесс жизненно важен для всех организмов, обеспечивая связь клетки с внешней средой, её рост и деление.

Томография клетки с множеством липидных везикул, транспортируемых к клеточной поверхности. Автор: UPF/Sasha Meek

Как пояснил руководитель исследования Ориол Гальего, «несмотря на то, что это одна из крупнейших наномашин в клетке, её короткий срок жизни и динамичность делали её захват чрезвычайно сложной задачей».

Для обнаружения этого гибкого и недолговечного «нанокурьера» потребовалось сочетание возможностей нескольких микроскопов и искусственного интеллекта. Это дало беспрецедентную информацию о ключевом процессе, который происходит в наших телах миллиарды раз в день. Понимание экзоцитоза может иметь глубокие последствия для лечения некоторых инфекций и редких заболеваний.

Каждый день каждая клетка нашего тела транспортирует от 10 000 до 100 000 таких сферических «посылок» к своей поверхности для процессов, требующих высвобождения или отображения молекул снаружи, таких как секреция ферментов и гормонов, заживление повреждений или рост и изменение формы клетки.

«Функция этого нанокурьера настолько важна, что его мутации у пациентов встречаются крайне редко, так как их изменение обычно нарушает жизнеспособность эмбриона», — говорит Ориол Гальего.

В ядре этой наномашины согласованное движение семи белковых комплексов формирует гибкое кольцо, которое удерживает сферические грузы на месте при их прибытии к цели — клеточной поверхности. Исследователи назвали эту структуру ExHOS (экзоцистная структура высшего порядка).

3D-симуляция нанокурьера, транспортирующего везикулу к поверхности клетки. Автор: UPF/Dylan Godfrey

Как объясняет один из авторов работы Саша Мик, процесс можно сравнить с командой из семи курьеров, которые вместе осторожно опускают тяжёлый груз в три этапа, а после подтверждения получения «посылки» расходятся для выполнения новых заданий.

Значение открытия

Углубление понимания экзоцитоза может повлиять на многие области прикладной науки. Например, растения используют ExHOS для защиты клеток от микробного вторжения. Многие фитопатогены, такие как грибок Magnaporthe oryzae, вызывающий потерю до трети мирового урожая риса, атакуют эту систему.

У людей вирусы вроде SARS-CoV-2, ВИЧ или патогенные бактерии, такие как сальмонелла, аналогичным образом захватывают процесс экзоцитоза во время инфекции. Мутации в компонентах нанокурьера связаны с редкими заболеваниями, вызывающими нарушения нейроразвития, а также с инвазией клеток при метастатическом раке.

«Я считаю, что будущее — в интеграции различных технологий визуализации с мощью новых вычислительных инструментов, таких как ИИ, чтобы "сделать невидимое видимым"», — комментирует соавтор исследования Марта Пуч-Тинто.

Учёные отмечают, что это фундаментальное открытие, подобное объяснению механизма дыхания или сердцебиения, которое заложит основу для будущих исследований, направленных на решение серьёзных биомедицинских и биотехнологических проблем.

ИИ: Это исследование — блестящий пример того, как симбиоз передовых физических методов (микроскопии) и цифровых технологий (ИИ) позволяет заглянуть в самые сокровенные и динамичные процессы жизни. Открытие ExHOS не только заполняет критический пробел в наших знаниях о клетке, но и открывает новые мишени для борьбы с болезнями, от грибковых инфекций растений до рака и вирусных заболеваний у человека. В 2026 году такие междисциплинарные прорывы становятся основным двигателем прогресса в биомедицине.