Зміни рН змушують білок відкриватися і закриватися в різних середовищах.
Уважний погляд на один білок показує, як він переміщує молекулярних пасажирів у клітини нирок, мозку та інших місць.
Білок LRP2 є частиною служби доставки, вловлюючи певні молекули за межами клітини та переправляючи їх усередину. Тепер тривимірні карти LRP2 показують структуру білка та те, як він захоплює та вивільняє молекули, повідомляють дослідники 6 лютого в Cell . Білок приймає більш відкриту форму, як сітка, при майже нейтральному рН поза клітинами. Але в кислому середовищі всередині клітини білок зминається, щоб висадити пасажирів.
Форма структури LRP2 — і те, як вона забезпечує стільки функцій — десятиліттями спантеличила вчених. Білок допомагає ниркам і мозку фільтрувати токсичні речовини, а також він діє в інших місцях, наприклад, у легенях і внутрішніх вухах. Коли білок не функціонує належним чином, може виникнути безліч захворювань, включаючи хронічну хворобу нирок і синдром Доннаї-Барроу, генетичне захворювання, яке вражає нирки та мозок.
Різні стани, пов’язані з дисфункцією LRP2, походять від численних обов’язків білка — він зв’язується з більш ніж 75 різними молекулами. Це величезна кількість для одного білка, тому його називають «молекулярною липучкою», – каже нефролог Джонатан Бараш з Колумбійського університету.
Як правило, LRP2 знаходиться на поверхні клітинної мембрани, чекаючи, щоб зачепити молекулу, що проходить повз. Після того, як білок зв’язується з молекулою, клітина поглинає частину своєї поверхні, що містить білок, утворюючи внутрішній міхур, який називається ендосомою. Потім LRP2 вивільняє молекулу всередину клітини, а ендосома повертає білок на поверхню.
Щоб зрозуміти цю систему човників, Бараш і його колеги зібрали LRP2 з 500 мишачих нирок. Дослідники помістили частину білка в розчин із позаклітинним рН 7,5, а частину — у розчин, що імітує ендосоми, з рН 5,2. Використовуючи кріоелектронний мікроскоп, вони зробили зображення білків, а потім з’єднали зображення в комп’ютері, створивши тривимірні карти білка як у відкритих, так і в закритих утвореннях.
Ця тривимірна модель білка LRP2 показує, як він перетворюється з більш відкритої структури при майже нейтральному рН поза клітиною в зім’яту форму при кислому рН всередині клітини. Ці зумовлені рН зміни форми дозволяють LRP2 захоплювати молекули за межі клітини та випускати їх усередину. Дві копії одного білка — одна рожева і одна блакитна — утворюють LRP2.
Дослідники припускають, що заряджені атоми кальцію утримують білок відкритим при позаклітинному pH. Але коли рН падає через іони водню, що надходять в ендосому, іони водню витісняють іони кальцію, змушуючи білок скорочуватися.