Клатрин

В мире клеток чудесам нет конца. Когда американский архитектор Бакминстер Фуллер построил свой знаменитый геодезический купол, вряд ли он подозревал, что сотни миллионов лет тому назад Природа создала молекулу белка, которая сама могла полностью создать такую же структуру. Этот белок назван клатрином . При первой же возможности клатрин даже в пробирке спонтанно собирается в структуры, напоминающие корзиночки; эти структуры, как и геодезический купол, образованы сетью шестиугольников с небольшим количеством пяти- и семиугольников.
Мы можем наблюдать за этим процессом и одновременно получить представление о его сущности, изучая внутреннюю поверхность плазматической мембраны в том участке («пэтче»), на противоположной стороне которого рецепторы, занятые соответствующими лигандами, сгруппированы и готовы к поглощению эндоцитозом О начале этого феномена возвещают торчащие сквозь мембрану на нашей стороне пучки хвостов рецепторных молекул. По- видимому, приведенные в состояние готовности таким же путем субъединицы клатрина, собранные из какого-то цитоплазматического запаса, начинают полимеризоваться в том «пэтче» мембраны, где виднеются пучки рецепторов, покрывая его структурой, которая на первый взгляд напоминает оборванный кусочек мелкой проволочной сетки.
Присмотревшись, можно заметить, что каждая субъединица представляет собой структуру, состоящую из трех «ног», или «трискелион» , с «бедрами» и «голенями» длиной около 20 нм (немногим меньше 2,5 см при нашем увеличении). Эти субъединицы соединяются латерально вдоль своих «конечностей» с образованием гексагональной ячейки, в которой каждая вершина занята центром «трискелиона», а каждая сторона образована четырьмя конечностями — двумя «бедрами» и двумя «голенями», — расположенными бок о бок. Но эти «трехножки» не плоские, а изогнутые. Перемещаясь по часовой стрелке, они соединяются выпуклыми поверхностями. Таким образом, по мере расширения образованная ими структура постепенно «раздувается», и приобретает форму типичного геодезического купола. В процессе приспособления к увеличивающейся кривизне некоторые трехножки отваливаются, и тогда правильная гексагональная решетка сети в некоторых участках нарушается за счет появления небольшого количества пяти- и семиугольников. Эти структуры быстро собираются, пользуясь тем же механизмом, что и шестиугольники, лишь с незначительными конформационными изменениями участвующих «трехножек». В ходе процесса кривизна купола продолжает увеличивать* ся, а наружный обод натягивается, в результате купол постепенно принимает форму грушевидной корзинки. Но вот «края» корзинки смыкаются, корзинка превращается в клетку-ловушку, а участок плазматической мембраны («пэтч») — в везикулу,заключенную в «клетке». Вскоре «клетка» распадается и исчезает, освобождая везикулу.
Картина, которую мы только что наблюдали, находясь внутри клетки, представляет собой характерный процесс опосредованного рецепторами эндоцитоза. Замеченные первыми электронными микроскопистами на двумерных электронограммах пушистые контуры вокруг профилей некоторых мембранных впячиваний и закрытых везикул послужили косвенным доказательством участия организованной структуры в описанном процессе. Для обозначения этих структур исследователи ввели термины «окаймленные углубления» и «окаймленные везикулы» и выдвинули гипотезу, согласно которой «окаймление» каким-то образом участвует в процессе отщепления везикул от мембран .
Работы первых исследователей предвосхитили дальнейшие открытия. Впоследствии удалось установить, что клатриновые корзинки принимают участие не только в опосредованном рецепторами эндоцитозе, но и в других процессах везикулярного транспорта, таких, как перенос материалов из эндоплазматического ретикулума в аппарат Гольджи. Однако, как работает клатрин, до сих пор далеко не ясно. Наблюдая за поведением этой удивительной молекулы, мы задаемся рядом мучительных вопросов. Что на этих маленьких участках мембраны («пэтчах»), столь различных по происхождению и функции, где образуются клатриновые корзинки, является ядрообразующим сигналом, инициирующим полимеризацию? Откуда берется свободная энергия для этого процесса и действительно ли она, как мы предполагаем, обеспечивает работу по отделению везикул от плоской мембраны? Если это так, то каким образом осуществляется эндоцитоз без помощи клатрина? Что заставляет клатриновую корзинку отваливаться после завершения ее функции?
Сейчас мы не знаем ответов на эти вопросы, как, впрочем, и на бесчисленное множество других. Но, если доверять примерам истории, можно с уверенностью предсказать, что когда-нибудь турист, совершающий путешествие по живой клетке, посчитает эти вопросы столь увлекательными, что займется исследованиями клетки и не остановится до тех пор, пока не получит ответы на все эти вопросы. Уже в наши дни существуют косвенные доказательства, что ионы кальция могут способствовать полимеризации, а АТФ — реверсии этого процесса.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *