Местоположение — это все?

Холестерин является важным структурным компонентом клеточных мембран, где он также может выполнять функцию регулятора клеточных процессов.

Исследователям давно известно, что холестерин регулирует структуру и функцию интегральных белков плазматической мембраны, таких как ионные каналы и рецепторы, связанные с G-белком. Данные также указывают на то, что холестерин во внутреннем листке плазматической мембраны регулирует клеточную передачу сигналов путем связывания с сигнальными белками. Однако не существует методов, позволяющих контролировать уровень холестерина в конкретных местах.

В недавнем исследовании вЖурнал исследований липидов , Вонхва Чо и его команда из Университета Иллинойса в Чикаго разработали метод точного контроля уровня холестерина. Чо считает, что новый метод принесет пользу биомедицинским исследованиям, которые могут помочь улучшить лечение заболеваний, связанных с холестерином.

«Много лет назад мы обнаружили и опубликовали, что холестерин во внутреннем листке плазматической мембраны может активировать клеточные процессы, ведущие к избыточному росту клеток», — сказал Чо. «Другие также сообщали о специфических действиях холестерина в клетке. Поэтому нам нужен был инструмент, который мог бы помочь нам однозначно объяснить функцию холестерина в конкретных местах».

Хотя исследователи могут использовать стандартные методы, такие как химическая экстракция и обогащение холестерина метил-бета-циклодекстрином и ингибирование биосинтеза нового клеточного холестерина статинами, эти методы не позволяют пространственно-временному истощению холестерина и могут быть токсичными для клеток.

Метод Чо использует преимущества индуцируемой системы димеризации белка и способности холестериноксидазы видов Streptomyces разрушать холестерин, фермента, который катализирует расщепление холестерина в двухэтапном процессе. Во-первых, он должен связаться с мембраной; затем холестерин превращается в холест-4-ен-3-он или холестенон.

Исследователи рационально разработали мутант холестериноксидазы, получивший название WVR, который демонстрировал нарушенное мембранное связывание без существенных изменений в каталитической функции холестериноксидазы. Команда Чо использовала мутанта WVR для разработки системы, которая искусственно нацеливает холестериноксидазу на плазматическую мембрану в качестве пространственно-временного агента, индуцируемого истощением холестерина.

Исследователи часто используют образование димеров белка в ответ на внешнюю стимуляцию, чтобы понять роль белок-белковых взаимодействий в клеточных функциях. В системе димеризации FRB-FKBP используется рапамицин, противогрибковый антибиотик, который одновременно может связывать связывающий белок FK506 и связывающий домен FKBP-рапамицин мишени рапамицина у млекопитающих, известных соответственно как FKBP и FRB, что приводит к образованию гетеродимера. Интересующие белки можно слить с FKBP или FRB, а димеризацию можно вызвать добавлением рапамицина или его аналогов, таких как рапалог.

Команда Чо конъюгировала мутантную холестериноксидазу с FKBP. Они прикрепили домен FRB к мембранам, используя короткую пептидную последовательность Lyn, которая нацеливает белки на плазматическую мембрану. Они достигли сайт-специфического нацеливания на холестериноксидазу путем добавления рапалога, который индуцировал димеризацию FKBP-FRB и транслокацию мутантной холестериноксидазы на плазматическую мембрану. Сайт-специфическое истощение холестерина позволило команде Чо однозначно определить различные функции холестерина в цитозольных листках плазматической мембраны и лизосомах.

«Холестерин связан с различными видами рака, включая рак молочной железы и колоректальный рак», — сказал Чо. «Наши новые инструменты будут очень полезны для выяснения механической связи между уровнями клеточного холестерина и онкогенными клеточными процессами. Это, в свою очередь, поможет в разработке новых лекарств от рака, которые модулируют опосредованные холестерином онкогенные клеточные процессы».

Станьте участником и получайте печатное издание ежемесячно и цифровое издание еженедельно.

Асвати Н. Рай — доцент клинического факультета и координатор факультета биохимии, молекулярной биологии, энтомологии и патологии растений Университета штата Миссисипи.