За каких-нибудь несколько минут, подобно призракам, мы просочились сквозь несколько герметически закрытых стен — «барьеров»: сначала из внеклеточной среды во внутриклеточную эндосому, а затем из эндосомы в лизосому. Одновременно мы видели, как целые участки мембран — «пэтчи» присоединялись к окружающей нас тонкой структуре или отделялись от нее, ни разу не повредив или разорвав эту структуру. Вне всяких сомнений, это обстоятельство озадачило бы самого Шерлока Холмса, хотя он, по всей вероятности, оглушил бы доктора Уотсона целой лекцией об основных свойствах липидных бислоев, ибо ключ к нашим перемещениям лежит в способности мембран соединяться. Этот феномен является физической основой везикулярного транспорта, основного средства массовых транспортировок через множественные, окруженные мембранами компартменты клетки, к изучению которых мы приступили на этом первом маршруте нашего путешествия.
Везикулярный транспорт зависит от ‘двух четко разграниченных событий, которые на языке перевозок могут быть описаны как слияние и разделение, в плане содержимого — как смешивание и отделение (разделение), а в плане механизма — как цис- и грамс-мембранные соединения (слияния). Чтобы яснее представить себе эти определения, присмотримся сначала внимательнее ко второму этапу нашего путешествия, когда эндосома соединилась с лизосомой. Это, несомненно, было образцом слияния, приведшего к перемешиванию содержимого. Слияние произошло при соединении и реорганизации мембран двух телец, которые приблизились одно к другому своими цитоплазматическими поверхностями (поверхностями мембран, находящимися в прямом контакте с цитоплазмой). Такой тип соединения мы будем называть цысмембранным соединением. Этот термин удобен не только потому, что он напоминает су1, но и потому, что префикс цис означает «по эту сторону»,а транс — «по ту сторону». В справедливости такого обозначения мы убедимся, посмотрев на мембраны изнутри клетки.
Легко заметить, что этот тип цис-соединения является универсальным механизмом: содержимое любых двух везикул, взаимодействующих таким путем, перемешивается. Особый вид Рс-соединения наблюдается при слиянии цитоплазматической везикулы с плазматической мембраной. В этом случае содержимое везикулы по выходе из клетки смешивается с внешней средой. Это явление, названное экзоцитозом, играет важную роль при секреции. На нем мы подробнее остановимся в гл. 6.
А теперь рассмотрим событие, благодаря которому мы в свое время впервые попали в клетку, а именно закрытие эндоцитарной инвагинации. Это явление представляет собой разделение — в том смысле, что небольшой объем отделяется от внеш-него мира и изолируется от него, превращаясь в содержимое эндосомы. Если внимательно присмотреться к механизму разделения, то обнаружится также зависимость этого феномена от слияния мембран в виде суживающихся краев, что ведет к сближению их наружных, или транс-поверхностей; вновь этот механизм является универсальным. Любая везикула, подвергающаяся этому процессу, разделяется на две. Так, в частности, окончательное отделение везикул от нашей эндосомы, которое мы наблюдали, также протекало по принципу транс-соединения мембран.
Вот так и раскрылся секрет комнаты «без дверей». Все, что необходимо, чтобы переправить груз через ряд «закрытых стен», будь то при импорте, как только что наблюдалось, или при экспорте (см. гл. 6), — это чередование процессов слияния и разделения, обеспечивающихся соответственно цис- и транс-соединениями мембран. «Элементарно, дорогой Уотсон». Но так ли это? Только в чисто описательном смысле. Мы до сих пор очень мало знаем о том, какие силы приводят мембраны в такое положение, при котором становятся возможными слияние и реорганизация липидных бислоев, и от каких факторов зависит удивительная специфичность этих состояний. Следует подчеркнуть, что все процессы слияний подчиняются строгим правилам. Цитоплазматическая везикула не просто сливается с первым попавшимся на ее пути объектом, окруженным мембраной.
Везикулярный транспорт также представляет собой основной механизм для передвижения мембранного материала по клетке и через нее. Насколько известно, фрагменты мембран—«пэтчи»—всегда передвигаются в виде закрытых везикул, хотя они могут быть очень плоскими и практически лишенными содержимого. Именно таким путем вернулся на поверхность клетки и тот участок мембраны, что принес нас в клетку, или возвращаются другие аналогичные ему участки. Как мы уже видели, подобное рециклирование является настоятельной потребностью, обусловленной огромным расходованием мембранного материала при эндоцитозе. Рециклирование мембран происходит в основном за счет эндосом, но может продолжаться еще некоторое время после слияния эндосом с лизосомами. Это позволяет хрупким рецепторам спасаться от гибели в лизосомах. В исключительных случаях таким же образом могут быть спасены вещества, прочно связанные с отделяющимися фрагментами мембраны — «пэтчами». Везикулы, образованные таким путем, могут направляться либо прямо к плазматической мембране и вновь встраиваться в нее путем экзоцитоза, либо следовать окольным путем .
